аппарат для вентиляции и способ, позволяющий пациенту говорить с обратным клапаном трахеостомической трубки или без него

Формула изобретения

1. Способ работы устройства для вентиляции (10), которое включает в себя трубку, снабженную каналами (12) вдоха и выдоха, сообщающимися друг с другом, и устройство для респирации (40), выполненное с возможностью осуществлять респираторные циклы, которые включают в себя:

(1) фазу вдоха, во время которой (а) пропорционально контролируемый клапан вдоха (46), сообщающийся с каналом вдоха (36), относительно открыт для прохождения газа через него в канал вдоха и к пациенту, и (b) пропорционально контролируемый клапан выдоха (48) между каналом выдоха (38) и выходным отверстием для выдоха (62) в устройстве для вентиляции относительно закрыт, и

(2) фазу выдоха, имеющую разговорный режим, во время которой пропорционально контролируемый клапан вдоха относительно закрыт, ограничивая вдыхаемый газ от пациента и атмосферы, и пропорционально контролируемый клапан выдоха относительно закрыт, и неразговорный режим, во время которого пропорционально контролируемый клапан вдоха относительно закрыт, ограничивая вдыхаемый газ от пациента и атмосферы, а пропорционально контролируемый клапан выдоха относительно открыт, где указанный способ включает в себя:

управление работой устройства для респирации посредством респираторных циклов при помощи контролирования пропорционально контролируемых клапанов вдоха и выдоха таким образом, что (а) во время фазы вдоха газ в канале вдоха протекает через эндотрахеальную трубку (16) и поступает в дыхательные пути и легкие пациента, при этом эндотрахеальная трубка вставлена ниже голосовых связок пациента, и (b) во время разговорного режима фазы выдоха пропорционально контролируемый клапан выдоха удерживается относительно закрытым, и пациент имеет возможность выдыхать газы из дыхательных путей и легких пациента, вокруг эндотрахеальной трубки мимо голосовых связок пациента и выходом из рта пациента; и

осуществление мониторинга давления, по меньшей мере, в одном из каналов во время фаз вдоха и выдоха с целью определения давления внутри пациента для использования в работе устройства для вентиляции посредством управления, по меньшей мере, одним из пропорционально контролируемых клапанов вдоха и выдоха для того, чтобы регулировать желаемое давление в, по меньшей мере, одном из каналов и пациенте во время обеих фаз.

2. Способ по п.1, в котором во время каждой фазы выдоха газ, выдыхаемый пациентом, находится в связи с каналами, когда оба пропорционально контролируемых клапана вдоха и выдоха закрыты.

3. Способ по п.1, в котором эндотрахеальная трубка имеет обратный клапан (64), что предотвращает сообщение газа, выдыхаемого пациентом во время каждой фазы выдоха, с каналами.

4. Способ по п.1, в котором во время фазы вдоха пропорционально контролируемый клапан вдоха полностью закрыт.

5. Способ по п.1, в котором во время фазы вдоха пропорционально контролируемый клапан выдоха полностью закрыт.

6. Способ по п.1, в котором во время фазы выдоха пропорционально контролируемый клапан вдоха полностью закрыт.

7. Способ по п.1, в котором во время фазы выдоха пропорционально контролируемый клапан вдоха контролируется для регулировки давления в трубке, чтобы облегчить способность пациента говорить.

8. Способ по п.1, в котором во время фазы выдоха пропорционально контролируемый клапан выдоха полностью закрыт.

9. Способ по п.1, в котором во время фазы выдоха пропорционально контролируемый клапан выдоха контролируется для регулировки давления в трубке, чтобы облегчить способность пациента говорить.

10. Способ по п.1, в котором мониторинг используется для (a) контроля клапана вдоха и клапана выдоха, (b) выявления блокады дыхательных путей пациента, (c) выявления отсоединения, по меньшей мере, части трубки, (d) выявления окклюзии трубки или (e) любой комбинации (a), (b), (c) и (d).

11. Способ по п.1, в котором давление в трубке регулируется с помощью контроля открытия и закрытия, по меньшей мере, одного пропорционально контролируемого клапана для обеспечения необходимого давления в трубке, чтобы облегчить способность пациента говорить.

12. Устройство для вентиляции пациента (14) для соединения с эндотрахеальной трубкой (12), сконструированной с возможностью ее установки через трахею пациента ниже голосовых связок пациента так, чтобы наружный открытый конец эндотрахеальной трубки находился вне пациента, а внутренний открытый конец эндотрахеальной трубки сообщался с дыхательными путями и легкими пациента, включающее:

трубку для соединения с наружным открытым концом эндотрахеальной трубки, снабженной каналами вдоха и выдоха (36, 38), сообщающимися друг с другом;

пропорционально контролируемые клапаны вдоха и выдоха (46, 48) в каналах вдоха и выдоха соответственно; и

регулятор (52), выполненный с возможностью контроля пропорционально контролируемого клапана вдоха и клапана выдоха, чтобы обеспечить повторные респираторные циклы, каждый из которых включает фазу вдоха и фазу выдоха, причем во время фазы вдоха пропорционально контролируемый клапан вдоха относительно открыт, а пропорционально контролируемый клапан выдоха относительно закрыт, причем поток газа способен проходить через канал вдоха и эндотрахеальную трубку в дыхательные пути и легкие пациента, причем во время фазы выдоха пропорционально контролируемый клапан вдоха относительно закрыт, ограничивая вдыхаемый газ от пациента и атмосферы, причем регулятор выполнен с возможностью управления пропорционально контролируемым клапаном выдоха для использования в двух режимах фазы выдоха, включающих:

(1) первый режим, в котором пропорционально контролируемый клапан выдоха относительно открыт во время фазы выдоха, позволяя газу из дыхательных путей и легких пациента после предшествующей фазы вдоха проходить через относительно открытый пропорционально контролируемый клапан выдоха и выходить через выходное отверстие устройства для вентиляции, и

(2) второй разговорный режим, при котором пропорционально контролируемый клапан выдоха удерживается относительно закрытым, так что пациент вызывает поступление газа из дыхательных путей и легких пациента после предшествующей фазы вдоха мимо эндотрахеальной трубки и голосовых связок пациента и выход его из ротового отверстия пациента.

13. Устройство для вентиляции пациента по п.12, в котором регулятор включает в себя модуль регулятора выдоха (44), который контролирует пропорционально контролируемый клапан выдоха, и модуль регулятора вдоха (42), который контролирует пропорционально контролируемый клапан вдоха.

14. Устройство для вентиляции пациента по п.12, в котором регулятор выполнен с возможностью осуществления первого и второго алгоритмов, где первый алгоритм для контроля пропорционально контролируемого клапана вдоха и второй алгоритм для контроля пропорционально контролируемого клапана выдоха.

15. Устройство для вентиляции пациента по п.12, в котором пропорционально контролируемый клапан выдоха полностью закрыт во время фазы выдоха.

16. Устройство для вентиляции пациента по п.12, в котором пропорционально контролируемый клапан выдоха полностью закрыт во время фазы вдоха.

17. Устройство для вентиляции пациента по п.12, в котором регулятор выполнен с возможностью контроля пропорционально контролируемого клапана выдоха для его достаточного закрытия во время фазы вдоха, чтобы достичь желаемого давления в трубке.

18. Устройство для вентиляции пациента по п.12, в котором регулятор выполнен с возможностью контроля пропорционально контролируемого клапана выдоха во время фазы выдоха для его достаточного закрытия во время фазы вдоха, чтобы достичь желаемого давления в трубке.

19. Устройство для вентиляции пациента по п.12, в котором устройство для вентиляции включает в себя, по меньшей мере, одно устройство для измерения давления (54, 58), сообщающееся с каналами с целью определения существующих условий давления в дыхательных путях и легких пациента, причем устройство для измерения давления оперативно связано с регулятором для управления пропорционально контролируемыми клапанами выдоха и вдоха.

20. Устройство для вентиляции пациента по п.19, в котором, по меньшей мере, одно устройство для измерения давления выполнено с возможностью обнаруживать окклюзии в трубке и нарушения непрерывности трубки.

21. Устройство для вентиляции пациента по п.12, в котором связь между каналами и дыхательными путями и легкими пациента осуществляется через наружный конец эндотрахеальной трубки в обоих направлениях, когда клапан выхода находится в его первом режиме.

22. Устройство для вентиляции пациента по п.12, в котором пропорционально контролируемые клапаны вдоха и выдоха являются частью устройства для респирации (40).

23. Аппарат для вентиляции пациента (10), включающий в себя:

эндотрахеальную трубку (16), сконструированную с возможностью ее установки в трахею пациента ниже голосовых связок пациента так, чтобы ее наружный открытый конец находился вне пациента, а ее внутренний открытый конец находился вне пациента, а ее внутренний открытый конец сообщался с дыхательными путями и легкими пациента;

трубку, соединенную с наружным открытым концом трубки и снабженную каналами вдоха и выдоха (36, 38), сообщающимися друг с другом;

устройство (40) для респирации, сконструированное с возможностью обеспечения повторных респираторных циклов, каждый из которых включает (a) фазу вдоха, во время которой пропорционально контролируемый клапан вдоха (46) в канале вдоха относительно открыт, а пропорционально контролируемый клапан выдоха (48) в канале выдоха относительно закрыт, и при которой поток газа может проходить через канал вдоха и эндотрахеальную трубку в дыхательные пути и легкие пациента и (b) фазу выдоха, имеющую разговорный режим, во время которой пропорционально контролируемый клапан вдоха относительно закрыт, ограничивая вдыхаемый газ от пациента и атмосферу, а пропорционально контролируемый клапан выдоха удерживается относительно закрытым, вызывая протекание газа в дыхательных путях и легких пациента после предшествующей фазы вдоха мимо эндотрахеальной трубки и голосовых связок пациента и выход его из ротового отверстия пациента;

обратный клапан (64), оперативно соединенный с эндотрахеальной трубкой, позволяющий пациенту в конце каждой фазы вдоха вызывать прохождение газа из дыхательных путей и легких пациента через голосовые связки пациента и выход его из ротового отверстия пациента, причем обратный клапан выполнен с возможностью улавливания давления в легких пациента в конце фазы вдоха, когда оба пропорционально контролируемых клапана вдоха и выдоха относительно закрыты, для, по существу, уравнивания давления в каналах в конце каждой фазы вдоха с давлением в дыхательных путях и легких пациента во время фазы выдоха;

регулятор (52), который контролирует работу пропорционально контролируемых клапанов вдоха и выдоха; и

по меньшей мере, одно устройство измерения давления (45, 58) для мониторинга давления в каналах вдоха и выдоха во время обеих фаз вдоха и выдоха, причем устройство для измерения давления оперативно связано с регулятором для обеспечения поступления входящих сигналов к регулятору, которые используются для контроля пропорционально контролируемых клапана вдоха и клапана выдоха, для получения желаемого давления в, по меньшей мере, одном из каналов и пациенте.

24. Аппарат для вентиляции пациента по п.23, в котором во время фазы вдоха поток газа способен проходить через пропорционально контролируемый клапан выдоха.

25. Устройство для вентиляции пациента (10) для соединения с эндотрахеальной трубкой (16), сконструированной с возможностью его установки через трахею пациента ниже голосовых связок пациента так, чтобы наружный открытый конец трубки находился вне пациента, а внутренний открытый конец трубки сообщался с дыхательными путями и легкими пациента, включающее:

трубку для связи с наружным открытым концом эндотрахеальной трубки и обеспечения сообщения друг с другом канала вдоха (36) и канала выдоха (38);

пропорционально контролируемый клапан вдоха (46), оперативно соединенный с каналом вдоха;

пропорционально контролируемый клапан выдоха (48), оперативно соединенный с каналом выдоха; и

регулятор (52) для контроля пропорционально контролируемого клапана вдоха и пропорционально контролируемого клапана выдоха, для обеспечения повторных респираторных циклов, каждый из которых включает фазу вдоха и фазу выдоха, в котором во время фазы вдоха пропорционально контролируемый клапан вдоха относительно открыт, а пропорционально контролируемый клапан выдоха относительно закрыт, причем поток газа способен проходить через канал вдоха и трубку в дыхательные пути и легкие пациента, причем регулятор контролирует пропорционально контролируемый клапан выдоха для использования в двух режимах фазы выдоха, включающих:

(1) первый режим, в котором пропорционально контролируемый клапан вдоха относительно закрыт, ограничивая вдыхаемый газ от пациента и атмосферы, и пропорционально контролируемый клапан выдоха относительно открыт во время фазы выдоха, позволяя газу из дыхательных путей и легких пациента после предшествующей фазы вдоха проходить через относительно открытый пропорционально контролируемый клапан выдоха и выходить через выходное отверстие устройства для вентиляции, и

(2) второй разговорный режим, в котором пропорционально контролируемый клапан вдоха относительно закрыт, ограничивая вдыхаемый газ от пациента и атмосферы, и пропорционально контролируемый клапан выдоха удерживается относительно закрытым, так что пациент вызывает прохождение газа из дыхательных путей и легких пациента после предшествующей фазы вдоха, чтобы протекать мимо эндотрахеальной трубки и голосовых связок пациента, и выход его из ротового отверстия пациента.

Описание изобретения к патенту

Эта заявка относится к вентиляции пациента, а именно к способу и аппарату для инвазивной вентиляции пациента, в котором используется устройство с эндотрахеальной трубкой и устройство для вентиляции.

Уровень техники

Пример известного устройства с эндотрахеальной трубкой раскрыт в патенте США № 4759356 ("патент '356"), полное описание которого приведено в качестве ссылки в настоящем описании. Пример известного устройства для вентиляции раскрыт в патенте США № 6543449 ("патент '449"), полное описание которого приведено в качестве ссылки в настоящем описании.

Устройство с эндотрахеальной трубкой, раскрытое в патенте '356, включает в себя эндотрахеальную трубку, приспособленную для установки в трахею пациента таким образом, чтобы внутренний открытый конец сообщался с дыхательными путями и легкими пациента, а наружный открытый конец соответственно был зафиксирован снаружи на шее пациента. В патенте '356 раскрыто обеспечение открытого конца трубки обратным клапаном, часто называемым в области техники как "разговорный клапан". Обратный клапан, раскрытый в патенте '356, широко применяется, и в описании патента '356 указывается множество преимуществ обратного клапана при использовании в дополнение к основной преимущественной разговорной функции.

Устройство для вентиляции, раскрытое в патенте '449, можно использовать инвазивно, например с устройством с эндотрахеальной трубкой, или использовать неинвазивно, например с маской. Настоящее изобретение сфокусировано на инвазивном способе работы устройства для вентиляции.

Как заявлено в патенте '356, при использовании обратного клапана в дополнение к возможности говорить существует много других преимуществ. Однако существуют и недостатки. Например, обратный клапан необходимо удалять для возможности введения пациенту аэрозольных терапевтических средств или проведения процедуры аспирации.

Настоящее изобретение относится к способу, с помощью которого можно получить преимущества обратного клапана в эндотрахеальной трубке без его недостатков. Способ изобретения относится к способу контроля устройства для вентиляции, имеющего трубку, снабженную каналами вдоха и выдоха, сообщающиеся друг с другом, и устройство для респирации, способное осуществлять повторные респираторные циклы, каждый из которых включает (1) фазу вдоха, во время которой клапан вдоха в канале вдоха относительно открыт для прохождения газа через него в канал вдоха и к пациенту, а клапан выдоха между каналом выдоха и выходным отверстием выдоха в устройстве для вентиляции относительно закрыт, и (2) фазу выдоха, во время которой клапан вдоха относительно закрыт.

В примере варианта осуществления способ включает этапы соединения трубки с наружным открытым концом эндотрахеальной трубки, расположенной в трахее пациента, таким образом, чтобы внутренний открытый конец проходил в дыхательные пути и легкие пациента ниже голосовых связок пациента. Устройство для респирации повторяет циклы таким образом, что во время фазы вдоха газ в канале вдоха поступает через эндотрахеальную трубку в дыхательные пути и легкие пациента, а во время фазы выдоха клапан выдоха удерживается относительно закрытым и пациент способен выдыхать газы из дыхательных путей и легких таким образом, что газы проходят через голосовые связки пациента и выходят из ротовой полости пациента, таким образом облегчая способность пациента говорить. Давление, по меньшей мере, в одном из каналов подвергается мониторингу во время обеих фаз с целью определения давления в дыхательных путях и легких пациента с целью контроля устройства для вентиляции.

В одном варианте осуществления изобретения эндотрахеальная трубка лишена обратного клапана, чтобы газ, выдыхаемый пациентом во время каждой фазы выдоха, поступал в каналы, при закрытых клапанах вдоха и выдоха.

Изобретение также относится к аппарату для вентиляции пациента для осуществления способа, как описано выше. Аппарат включает комбинацию следующих компонентов. Эндотрахеальная трубка создана и приспособлена для установки через трахею пациента ниже голосовых связок пациента таким образом, чтобы наружный открытый конец ее находился вне пациента, а ее внутренний открытый конец сообщался с дыхательными путями и легкими пациента. Предусматривают устройство для вентиляции, которое включает трубку, связанную с внешним открытым концом эндотрахеальной трубки, снабженную каналами вдоха и выдоха, сообщающимися друг с другом. Клапаны вдоха и выдоха установлены соответственно в каналах вдоха и выдоха.

Устройство для вентиляции сконструировано для обеспечения повторных респираторных циклов, каждый из которых включает фазу вдоха, во время которой клапан вдоха относительно открыт, а клапан выдоха относительно закрыт, и поток газа может проходить через канал вдоха и эндотрахеальную трубку в дыхательные пути и легкие пациента. Также предоставляется регулятор для контроля клапана вдоха и клапана выдоха, и клапан выдоха работает в одном режиме фазы выдоха, выбранном из следующих двух: (1) первый режим, в котором клапан выдоха относительно открыт во время фазы выдоха, позволяя газу из дыхательных путей и легких пациента после предшествующей фазы вдоха проходить через открытый клапан выдоха и выходное отверстие устройства для вентиляции; и (2) второй режим, при котором клапан выдоха удерживается относительно закрытым, и пациент вызывает поступление газа из дыхательных путей и легких пациента после предшествующей фазы вдоха через голосовые связки пациента и выход его из ротового отверстия пациента, таким образом облегчая способность пациента говорить.

Устройство для вентиляции также включает конструкцию для мониторинга давления, оперативно связанную с каналами, с целью определения существующего состояния давления в дыхательных путях и легких пациента для использования с помощью регулятора при контроле устройства для вентиляции. В одном варианте осуществления эндотрахеальная трубка лишена обратного клапана, так что связь между каналами и дыхательными путями и легкими пациента, в то время как клапан выдоха находится в неразговорном режиме, осуществляется через открытый конец эндотрахеальной трубки в обоих направлениях.

Как указано выше, использование эндотрахеальной трубки, лишенной обратного клапана, является одним из аспектов настоящего изобретения, который обеспечивает разговорную функцию без известных недостатков обратных клапанов. Однако другой аспект настоящего изобретения относится к обеспечению аппарата для вентиляции, который позволяет избежать многих из известных недостатков использования обратного клапана, даже если обратный клапан присутствует в эндотрахеальной трубке.

В другом варианте осуществления изобретения аппарат для вентиляции включает следующие компоненты. Эндотрахеальная трубка сконструирована с возможностью установки в трахею пациента ниже голосовых связок пациента таким образом, чтобы ее наружный открытый конец находился вне пациента, а ее внутренний открытый конец сообщался с дыхательными путями и легкими пациента. Устройство для вентиляции, включающее трубку, соединенную с наружным открытым концом трубки и предоставляющую каналы вдоха и выдоха, сообщающиеся друг с другом, клапаны вдоха и выдоха, соответственно, в каналах вдоха и выдоха, и устройство для респирации, созданное и приспособленное для обеспечения повторяющихся респираторных циклов, каждый из которых включает (1) фазу вдоха, во время которой клапан вдоха в канале вдоха относительно открыт, а клапан выдоха в канале выдоха относительно закрыт, и поток газа может проходить через канал вдоха и трубку в дыхательные пути и легкие пациента и (2) фазу выдоха, во время которой клапан вдоха относительно закрыт, а клапан выдоха удерживается относительно закрытым.

В своем наружном открытом конце эндотрахеальная трубка имеет обратный клапан, позволяющий пациенту в конце каждой фазы вдоха вызывать прохождение газа из дыхательных путей и легких пациента через голосовые связки пациента и выход его из ротового отверстия пациента, таким образом облегчая способность пациента говорить, обратный клапан является контролируемым для поддержания уровня давления в каналах в конце фазы вдоха, когда оба клапана относительно закрыты, для возможности приравнять поддерживаемый уровень давления в каналах в конце каждой фазы вдоха к уровню давления в дыхательных путях и легких пациента во время фазы выдоха. Устройство для вентиляции включает структуру/устройство для мониторинга давления для мониторинга условий давления в каналах во время обеих фаз с целью определения существующих условий давления в дыхательных путях и легких пациента для использования при контроле устройства для вентиляции.

Эти и другие цели, признаки и характеристики настоящего изобретения, а также способы контроля и функции соответствующих элементов структуры, и комбинации частей, и экономические аспекты производства будут более понятны после рассмотрения следующего описания и приложенной формулы изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые являются частью данного описания, на которых подобные номера позиций обозначают соответствующие части на различных фигурах. Однако необходимо однозначно понимать, что чертежи приведены только с целью иллюстрации и описания и не ограничивают объема изобретения. Используемые в описании и в формуле изобретения существительные в единственном числе включают в себя множество ссылок, если в контексте явно не указано иное.

На Фиг. 1A представлено частичное схематическое изображение варианта осуществления аппарата для вентиляции согласно одному аспекту изобретения, аппарат показан контролируемо связанным с пациентом со стрелками, указывающими направление потока газа, когда клапаны и регулятор находятся в фазе ингаляции.

На Фиг. 1B представлено изображение, подобное 1A, но показывающее частично закрытый клапан выдоха.

На Фиг. 2A представлено частичное схематическое изображение варианта осуществления Фиг. 1A, но стрелки показывают направление потока, когда клапаны и регулятор находятся в фазе выдоха режима разговора.

На Фиг. 2B представлено изображение, подобное 2A, но показывающее частично закрытый клапан выдоха и частично закрытый клапан вдоха.

На Фиг. 3 представлено частичное схематическое изображение варианта осуществления Фиг. 1A, но стрелки показывают направление потока, когда клапаны и регулятор находятся в фазе выдоха в неразговорном режиме.

На Фиг. 4A представлен другой вариант осуществления настоящего изобретения, в котором эндотрахеальная трубка, вместо того, чтобы быть без обратного клапана, как на Фиг. 1A, имеет обратный клапан на ее открытом конце.

На Фиг. 4B представлено изображение, подобное 4A, но показывающее частично закрытый клапан выдоха.

На Фиг. 5A представлено изображение, подобное Фиг. 4A, но стрелки указывают направление потока, когда клапаны и регулятор находятся в фазе выдоха.

На Фиг. 5B представлено изображение, подобное Фиг. 5A, но на котором показаны частично закрытые клапаны выдоха и вдоха; и

На Фиг. 6 представлено схематичное изображение системы Фиг. 1 и 2 в виде аналоговой электросхемы и показано положение, в котором клапан выдоха полностью закрыт во время фаз выдоха и вдоха.

Теперь более подробно будут рассмотрены Фиг. 1A, 1B, 2A, 2B и 3 (или короче "Фиг. 1-3"), на которых представлены изображения аппарата для вентиляции, в основном имеющего обозначение 10, являющиеся вариантами осуществления принципов настоящего изобретения. Аппарат для вентиляции 10 включает, в основном, устройство с эндотрахеальной трубкой, в основном имеющее обозначение 12, и устройство для вентиляции, в основном имеющее обозначение 14.

Устройство с эндотрахеальной трубкой 12 включает эндотрахеальную трубку 16, сконструированную, например, в соответствии с принципами, раскрытыми в патенте '356. Эндотрахеальная трубка 16 сконструирована и выполнена с возможностью установки в трахею 18 пациента 20, как показано на Фиг.1-3, таким образом, чтобы открытый наружный конец 22 был соответственно фиксирован в положении на наружной поверхности шеи пациента 24, а открытый внутренний конец 26 сообщался с дыхательными путями и легкими пациента 28 в положении ниже голосовых связок пациента 30.

На Фиг. 1-3 показана эндотрахеальная трубка 18, лишенная обратного клапана, часто называемого разговорным клапаном, такого как раскрытого в патенте '356.

Устройство для вентиляции 14 включает устройство с трубкой, в основном имеющее обозначение 32, которое включает Y-образный соединительный элемент 34 и трубчатые части, формирующие канал вдоха 36 и канал выдоха 38, как будет описано ниже. Основание Y-образного соединительного элемента 34 связано с открытым наружным концом 22 эндотрахеальной трубки 16 так, чтобы эндотрахеальная трубка была лишена обратного клапана и сообщалась с устройством с трубкой 32 для прохождения газов в любом направлении.

Одно ответвление Y-образного соединительного элемента связано с трубкой или с участком трубки, образующей канал вдоха 36, а другое ответвление Y-образного соединительного элемента связано с трубкой или участком трубки, образующей канал выдоха 38. Как можно видеть на Фиг. 1-3, Y-образный соединительный элемент 34 служит для соединения канала вдоха 36 и канала выдоха 38 друг с другом.

Таким образом, описанное выше устройство с трубкой 32 расположено снаружи от устройства для вентиляции 14, как обозначено прерывистыми линиями на Фиг. 1-3. Устройство для вентиляции 14 включает устройство для респирации 40, которое включает устройство для вдоха 42 и устройство для выдоха 44. На Фиг. 1-3 устройство для вдоха 42 и устройство для выдоха 44 в устройстве для респирации 40 показаны схематично в виде столбиковой диаграммы. Компоненты для проведения потока газа, содержащиеся в устройствах для вдоха и выдоха 42 и 44 в устройстве для респирации 40, могут иметь обычную конфигурацию. Специфичное раскрытие одного варианта осуществления компонентов, используемых в соответствии с принципами настоящего изобретения, раскрыто в патенте '449.

Как показано, устройство для вдоха 42 включает контролируемый клапан вдоха 46, который сообщается с каналом для вдоха 36, а устройство для выдоха 44 включает контролируемый клапан выдоха 48, который сообщается с каналом для выдоха 36.

Клапаны 46 и 48 предпочтительно контролируются электронным образом с помощью регулятора 52 и могут контролироваться таким образом, чтобы перемещаться от полностью закрытого до полностью открытого положения и любого положения между ними с частичным открытием. Клапаны 46 и 48 могут иметь любой подходящий тип для использования в устройстве для вентиляции, например, такой как клапан пропорционального соленоидального типа, или клапан управляемого шаговым электродвигателем типа.

Устройство для респирации 40 сконструировано и выполнено с возможностью его контроля, чтобы обеспечить повторяющиеся респираторные циклы. Каждый дыхательный цикл включает фазу вдоха, во время которой клапан вдоха 46 открыт, а клапан выдоха 48 закрыт. Во время каждой фазы вдоха устройство вдоха 42 контролируется с помощью регулятора 52, чтобы заставить поток газа проходить через открытый клапан вдоха 46, канал для вдоха 36, эндотрахеальную трубку 16 в дыхательные пути и легкие пациента 28. В одном варианте осуществления поток газа содержит воздух и кислород, смешанные с помощью устройства для вдоха 42 из воздуха, поступающего через входное отверстие 50 в устройстве вдоха 42, и кислорода, поступающего из устройства для вдоха 42. Однако можно использовать и присоединить через канал для вдоха 36 через клапан вдоха 46 любой известный источник газа.

Каждый дыхательный цикл также включает фазу выдоха, во время которой клапан вдоха 46 закрыт или частично закрыт (то есть "относительно" закрыт, как будет описано ниже).

Как лучше всего представлено на Фиг. 2A и 2B, в соответствии с вариантом осуществления изобретения клапан выдоха 48 контролируется с помощью регулятора 52 для удержания его в относительно закрытом положении, или для динамического контроля давления в устройстве с трубкой 32 в соответствии с желаемым профилем давления, во время фазы выдоха, с профилем давления, основанным на стремлении улучшить способность пациента говорить. Этот контроль клапана выдоха 48 позволяет во время фазы выдоха облегчить способность пациента говорить, даже при отсутствии обратного клапана, встроенного в эндотрахеальном устройстве 12 или устройстве с трубкой 32. Таким образом, во время фазы выдоха, когда пациент способен выдохнуть газ, поступивший в дыхательные пути и легкие в предыдущей фазе вдоха, относительно закрытые клапаны вдоха и выдоха 46 и 48 препятствуют прохождению газа через них, или контролируются таким образом, чтобы достигнуть такого профиля давления в устройстве с трубкой 32, чтобы выдыхаемый газ проходил через голосовые связки пациента 30 и выходил через ротовое отверстие пациента, таким образом облегчая способность пациента говорить, как показано стрелками на Фиг. 2A и 2B.

Необходимо понимать, что в случаях, когда клапан вдоха или клапан выдоха описывается здесь как "закрытый" или "открытый", это не означает, что обязательно имеется в виду абсолютно или полностью открытый или полностью закрытый клапан (хотя это может иметь место), а скорее относительный открытый или закрытый клапан. Другими словами, например, когда клапан выдоха "закрыт", это не означает, что он полностью закрыт, чтобы препятствовать любому перемещению газа через него, как показано на Фиг. 1A и 2A. Скорее всего клапан выдоха может быть частично закрыт, но закрыт достаточно, чтобы достигнуть его желательных функциональных возможностей (как показано на Фиг. 1B и 2B). Таким образом, например, "относительно закрытый" или "относительно открытый" клапан выдоха означает относительно закрытую позицию и сравнительно относительно открытую позицию, соответственно, поскольку это относится конкретно к данному клапану. Подобным образом "закрытый" или "открытый" клапан вдоха относится к двум сравнительным позициям клапана вдоха, когда в одной позиции капан относительно закрыт или относительно открыт в сравнении с другой. Таким образом, используемый здесь термин "относительно закрытый" предназначен для передачи этого широкого понимания и значения.

Например, в фазе вдоха клапан выдоха не должен быть полностью закрыт, он может быть закрыт только до такой степени, при которой возможно достижение желательного давления в устройстве с трубкой 32 и легких пациента. Подобным образом, в фазе вдоха клапан вдоха не должен быть полностью открытым, но может быть открыт только до степени, достаточной для поступления необходимого количества газа в устройство с трубкой 32 и легкие пациента, для возможности пациента дышать (не показано). Подобным образом, в фазе выдоха клапан вдоха не должен быть полностью закрыт, но может быть частично закрыт (см. Фиг. 2B), а клапан выдоха должен быть закрыт только до степени, достаточной для поддержания желательного профиля давления в устройстве с трубкой 32 (см. Фиг. 2B).

В одном варианте осуществления степень открытия и закрытия клапана выдоха и/или клапана вдоха динамически контролируется регулятором 52. В частности, для осуществления мониторинга давления, постоянно или периодически во время фазы вдоха и/или выдоха, и подачи сигнала к регулятору 52 для непрерывной или периодической подачи сигналов для открытия и/или закрытия клапана выдоха 48 и/или клапана вдоха до желательной степени можно использовать измерительное устройство для выдоха 58 и/или измерительное устройство для вдоха 54, основываясь на давлении, которое необходимо обеспечить в устройстве с трубкой 32, или желаемой скорости потока воздуха через связанный клапан 46 и/или 48 в любой момент дыхательного цикла, или основываясь на выборе разговорного или неразговорного режима работы. В одном варианте осуществления для определения степени открытия клапана и подачи сигналов обратной связи к регулятору 52 можно использовать кодирующее устройство или любой тип преобразователя.

В одном варианте осуществления во время фазы вдоха клапан выдоха 48 относительно закрыт (то есть закрыт достаточно, чтобы позволить обеспечить пациента необходимым количеством газа, пригодного для дыхания), но может быть только частично закрыт для возможности прохождения лишнего газа (например приблизительно от 3 до 7 литров в минуту) через выходной порт 62 (см. Фиг. 1B). Кроме того, клапан вдоха 46 может быть полностью открыт или частично открыт, но в любом случае, относительно открыт при сравнении с тем, когда он находится в закрытом или относительно закрытом положении.

В одном варианте осуществления во время фазы выдоха клапан выдоха и клапан вдоха относительно закрыты, но один или оба клапана могут быть частично закрыты (см. Фиг. 2B) для контроля уровня или давления в устройстве с трубкой 32. Например, в одном варианте осуществления может быть желательно поддерживать давление в устройстве с трубкой 32 выше определенного порога, например, в одном варианте осуществления 5 сантиметров воды. Такой контроль часто называется позитивным и экспираторным давлением (PEEP), что можно использовать в настоящем изобретении, и как раскрыто в патенте США № 6823866, приведенном здесь в качестве ссылки в полном объеме. Этот способ можно использовать для поддержания давления в устройстве с трубкой 32 выше определенного уровня, для поддержания дыхательных путей пациента открытыми и/или улучшения способности пациента говорить.

Необходимо отметить, что, когда поток газов не проходит через сообщающие каналы вдоха и выдоха 36 и 38, когда клапаны 46 и 48 закрыты в фазе выдоха, связь, обеспечиваемая эндотрахеальной трубкой 16, состоит в том, что каналы 36 и 38 отражают давление в дыхательных путях во время фазы выдоха так же, как это происходит во время фазы вдоха.

В одном варианте осуществления регулятор 52 может являться программируемым микропроцессором и, как отмечено выше, предназначен для контроля работы устройства для респирации 40 для обеспечения повторных дыхательных циклов, включая контроль устройства для вдоха 42 и его клапана вдоха 46, и устройства для выдоха 44 и его клапана выдоха 48.

В регуляторе 52, в процессе контроля всей работы устройства для вентиляции 14, используются данные, связанные с измерением давления в дыхательных путях пациента, отражаемым в каналах вдоха и выдоха 36 и 38. Несмотря на то что результаты измерений могут быть получены от одного измерительного устройства, в показанном варианте осуществления предоставлены два измерительных устройства, включая измерительное устройство для вдоха 54, сообщающееся с каналом вдоха 36 посредством подходящей трубки 56, и отдельно измерительное устройство для выдоха 58, сообщающееся с каналом выдоха 38 посредством подходящей трубки 60. В одном варианте осуществления в измерительных устройствах 54 и 58 используются преобразователи давления, способные определять состояние давления в сообщающемся канале и преобразовывать определенное состояние давления в дискретный сигнал, который может быть получен и использован регулятором 52. Регулятор 52 открывает и закрывает клапаны 46 и 48, основываясь на данных измерительного устройства 54 и/или измерительного устройства 58, выходная информация от которых может использоваться для выявления фазы дыхания, в которой находится пациент. Таким образом, измерительные устройства отслеживают давление в легких пациента на протяжении всего дыхательного цикла для контроля открытия и закрытия клапанов 46 и 48.

В одном варианте осуществления в регуляторе используются два различных алгоритма, один для контроля клапана выдоха 48, а другой для контроля клапана вдоха 46. В другом варианте осуществления регулятор включает два отдельных блока контроля или модуля контроля, один из которых предназначен для контроля каждого клапана и связан по меньшей мере с одним из измерительных устройств 54 и 58.

Из указанного выше необходимо понимать, что регулятор 52 запрограммирован так, чтобы во время каждой фазы выдоха запускался разговорный режим, при котором клапан выдоха остается закрытым или частично закрытым, как описано выше.

Кроме того, регулятор запрограммирован так, чтобы во время фазы выдоха может быть включен неразговорный режим, при котором открыт клапан выдоха. В этом неразговорном режиме (или "первом" режиме) газ в дыхательных путях и легких пациента в конце фазы вдоха имеет возможность проходить через эндотрахеальную трубку 16, открытый клапан выдоха 48 и выходить через выходное отверстие 62, имеющееся в устройстве для выдоха 44, как показано стрелками на Фиг. 3. Фаза выдоха неразговорного режима включается, когда измерительное устройство 54 и/или 58 посылает сигнал регулятору 52, устанавливающему заданные условия. Например, если измерительное устройство 54 и/или 58 обнаруживает, что давление в устройстве с трубкой 32 не уменьшается с ожидаемой скоростью, это может служить признаком блокировки (например, газ нагнетается обратно в устройство с трубкой 32, а не проходит через голосовые связки) или окклюзии дыхательных путей. В этом случае, клапан выдоха 48 будет открыт для возможности выхода газа из легких пациента.

Из указанного выше можно отметить, что аппарат для вентиляции 10, как описано выше, облегчает способность пациента говорить, во время разговорного режима (или "втором" режиме), как показано на Фиг. 2, а также предоставляет неразговорный режим вентиляции (см. Фиг. 3), просто посредством действия регулятора 52, как показано на Фиг. 3. Следует понимать, что некоторая способность говорить может иметь место в первом (или "неразговорном") режиме, хотя это может быть не столь благоприятно.

Обратимся теперь конкретнее к Фиг. 4A, 4B, 5A и 5B (или короче, "Фиг. 4 и 5"), на которых показан альтернативный вариант осуществления. В этом варианте осуществления устройство с эндотрахеальной трубкой 12 включает обычный обратный клапан 64 в устройстве с трубкой 32. Этот вариант осуществления демонстрирует, что свойство обеспечивать возможность регулятору 52 выбирать режим, в котором клапан выдоха 48 удерживается в относительно закрытом положении, во время фазы выдоха, может обеспечить преимущества, даже когда используется обычный обратный клапан 64.

В варианте осуществления, представленном на Фиг. 4 и 5, регулятор 52 работает в разговорном режиме, подобном разговорному режиму, описанному выше. Отличие в том, что сообщение потока газа от пациента к устройству для вентиляции 14 во время фазы выдоха отключается обратным клапаном 64, а не относительно закрытым клапаном выдоха 48. Если регулятор 52 фактически функционирует для открытия выпускного клапана 48 во время фазы выдоха, как показано на Фиг. 3, в неразговорном режиме, то давление в канале выдоха 38 будет просто соответствовать атмосферному давлению во время фазы выдоха так, что измерительное устройство для выдоха 58 не будет осуществлять мониторинг давления в дыхательных путях пациента во время фазы выдоха.

Необходимо отметить, что Фиг. 4B функционально соответствует 4A, но на ней показан частично закрытый клапан выдоха, тогда как Фиг. 5B функционально соответствует Фиг. 5A, но на ней показаны частично закрытые клапаны вдоха и выдоха.

Как отмечено выше, регулятор 52 регулирует клапан выдоха 48 так, чтобы он был относительно закрытым во время фазы выдоха, когда клапан вдоха 46 относительно закрыт, и давление в канале выдоха 38 будет в основном равным давлению в дыхательных путях пациента во время всей фазы выдоха. При снижении давления в дыхательных путях пациента во время фазы выдоха измерительное устройство для выдоха может во время фазы выдоха продолжать осуществлять мониторинг снижения давления в дыхательных путях пациента. Поскольку закрытый (или частично закрытый) клапан вдоха 46 и закрытый (или частично закрытый) клапан выдоха 48 поддерживают давление в пределах соединительного канала вдоха 36 и канала выдоха 38 на уровне или несколько выше давления в легких пациента во время фазы выдоха, и поскольку это давление приблизительно сбалансировано с давлением в легких пациента посредством действия обратного клапана 64, измерительное устройство для выдоха 58 (и/или регулятор вдоха 54) способно эффективно приближенно выравнивать давление в легких пациента каждый раз во время фазы выдоха. Следовательно, при снижении давления в дыхательных путях пациента во время фазы выдоха давление в соединительных каналах 36 и 38 продолжит приравниваться к давлению в дыхательных путях пациента во время фазы выдоха. Таким образом, измерительное устройство для выдоха 58 осуществляет мониторинг давления в дыхательных путях пациента во время фазы выдоха, а не атмосферное давление, как имело бы место в случае открытого клапана выдоха.

На Фиг. 6 схематично показана система с Фиг. 1 и 2, в виде аналоговой принципиальной электросхемы.

На Фиг. 6 различные компоненты системы, показанной на Фиг. 1 и 2, изображены в виде электрических символов, как известно в области техники, каждый из которых помечен описательным словом или описательной аббревиатурой. Описательные аббревиатуры следующие: Rvocal_cords относится к сопротивлению голосовых связок пациента. Rvocal_cords показано в виде вариабельного резистора, чтобы показать вариабельное сопротивление, создаваемое голосовыми связками (например, более высокие звуки создают большее сопротивление). Rairway относится к сопротивлению дыхательных путей пациента. Rtube относится к сопротивлению системы трубок пациента или сопротивлению трубки. Ctube относится к коэффициенту податливости системы трубок пациента или коэффициенту податливости трубки, который может быть определен как емкость, или объем трубки, поделенный на давление в трубке. Clung относится к коэффициенту податливости легких пациента. Pmus относится к давлению, создаваемому в легких пациента с помощью мускулатуры пациента, и показывается как переменное давление, создаваемое пациентом посредством действия мускулатуры пациента (например, диафрагмы пациента, межреберных мышц, грудных мышц и т.д.).

Префиксная буква Q относится к величине газового потока, доставляемого с помощью вентилятора (Q vent) или пациентом во время фазы выдоха (Q exhalation). Приставка Q также относится к величине газового потока, доставляемого (1) к трубке или системе трубок (Q tube), (2) к пациенту (Q_patient), (3) к легким пациента (Q lung) и (4) к голосовым связкам пациента (Q cords).

Как показано на Фиг. 6, газовый поток доставляется с помощью вентилятора (Q_vent) во время фазы вдоха дыхательного цикла. Поскольку во время этой фазы клапан выдоха закрыт (то есть переключен из открытого положения), газ доставляется к пациенту (Qjpatient) в дополнение к системе трубок (Qjtube). Во время фазы вдоха поток через голосовые связки (Q cords), как правило, нулевой, поскольку голосовая щель пациента закрыта (обозначено открытым выключателем рядом с Q cords на Фиг. 6), таким образом газ (Q_Lung) доставляется в легкие пациента.

Однако необходимо понимать, что в некоторых случаях во время фазы вдоха газ, доставляемый вентилятором, может быть использован пациентом с целью разговора, и таким образом поток через голосовые связки не равен нулю.

Необходимо понимать, что открытый выключатель на Фиг. 6, отмеченный как "Клапан выдоха", обозначает положение, при котором клапан выдоха полностью закрыт для обеих фаз выдоха и вдоха. Этот выключатель может быть заменен вариабельным резистором для отображения положения, при котором клапан выдоха может быть частично или относительно закрыт во время фаз вдоха и/или выдоха.

В основном, в фазе выдоха дыхательного цикла способность говорить облегчается. Речь осуществляется посредством увеличения давления в легких с помощью силы тяги грудных мышц, а также активности мышц диафрагмы. Во время разговора направление Q Lung изменяется на противоположное и направляет пациента через голосовые связки. Модуляция голосовых связок (то есть вариация сопротивления голосовых связок) отвечает за колебания связок, что в результате приводит к образованию речи.

Во время фазы выдоха клапан выдоха вентилятора остается закрытым (или частично закрытым), и таким образом, во время разговора большая часть газового потока перенаправляется на голосовые связки. Во время выдоха небольшое количество газа может поступать к коэффициенту податливости системы трубок. Этот коэффициент податливости обычно составляет менее 2 мл/см H ₂O, что мало в сравнении с коэффициентом податливости легких пациента (Clung), используя несколько миллилитров газового объема, выдыхаемого пациентом.

Варианты осуществления, описанные здесь без разговорного клапана (обратный клапан), имеют несколько преимуществ, включая, но не ограничиваясь ими, следующие:

1) Позволяют распознать раздутую манжету трахеотомической трубки. Это возможно вследствие того, что сенсоры давления вентилятора способны осуществлять мониторинг давления в системе трубок, и это давление, в свою очередь, отражает давление в дыхательных путях и легких пациента.

2) Позволяют оценить давление в дыхательных путях пациента во время выдоха так, чтобы избежать суммирования дыхательных движений. Это не осуществимо в вариантах осуществления, где используется разговорный клапан, так как клапан блокирует пневматическую связь с преобразователями давления вентилятора.

3) Учитывает сильный кашель пациента без препятствия со стороны мембраны одноходового клапана, так никакой клапан не используется.

4) Позволяет осуществлять введение аэрозольных лекарственных средств без необходимости удаления разговорного клапана.

5) Позволяет осуществлять аспирацию без необходимости удаления разговорного клапана.

6) Позволяет избежать необходимости удаления разговорного клапана для предотвращения засорения слюной диска/мембраны клапана, так как не требуется никакого разговорного клапана.

7) Необходимо отметить, что в вариантах осуществления, в которых присутствует разговорный клапан, объем газа, улавливаемого в систему трубок, может выходить только через разговорный клапан. Прохождение газа через разговорный клапан возможно только, если существует дифференциал давления на противоположной стороне клапана. Таким образом, мониторинг давления в дыхательных путях и легких пациента посредством мониторинга давления в системе трубок возможен, пока давление в устройстве с трубкой 32 превышает или соответствует давлению в легких пациента, что является способом работы настоящего изобретения.

Несмотря на то что изобретение было описано подробно с целью иллюстрации, на основании современных представлений о наиболее практичных и предпочтительных вариантах осуществления, необходимо понимать, что такие подробности предназначены исключительно для этой цели и что изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления, но, напротив, предполагается, что оно охватывает модификации и эквивалентные конфигурации, которые охватываются сущностью и объемом приложенной формулы изобретения. Например, необходимо понимать, что настоящее изобретение предусматривает, до максимально возможной степени, что одно или более свойств любого варианта осуществления могут быть объединены с одним или более свойствами любого другого варианта осуществления.