Клапан, система для введения жидкостей пациенту и использование клапана для введения питательного вещества

Клапан, система для введения жидкостей пациенту и использование клапана для введения питательного вещества

Реферат

Настоящее изобретение относится к клапану, предназначенному для обеспечения подачи питательного вещества (для обеспечения питания) в клинических условиях, к системе для создания потока питательного вещества, включающей вышеуказанный клапан, к способу изготовления клапана, к использованию клапана для подачи питательного вещества и к способу лечения пациента, включающему снабжение пациента оптимальным количеством питательной смеси, поступающей через клапан.

В контексте нижеследующего описания слово "включает" означает "содержит наряду с другими элементами (помимо прочего)", и оно не должно быть истолковано как "состоит только из".

Термин "обратное течение" подразумевает поток жидкости, текущий в направлении от пациента.

Под термином "свободное течение " следует понимать течение жидкости под действием силы тяжести, реализуемое, как правило, без использования механического устройства, такого как насос. Свободное течение характеризуется тем, что насос не функционирует, и такое течение может оказаться весьма вредным для пациентов, поскольку оно может привести к попаданию (всасыванию) жидкости в легкие.

Термин "давление срабатывания (открытия)" означает пороговую величину давления, при которой обеспечивается пропускание потока жидкости. Если давление жидкости, действующее на запорный элемент клапана, ниже этого граничного порогового значения, течение не допускается.

Стационарным больным регулярно вводят жидкости для поддержания оптимального уровня гидратации. Кроме того, жидкость может действовать как носитель питательных веществ, обеспечивающий получение пациентом необходимого питания, осуществляемого, например, после хирургического вмешательства.

Системы введения пациенту жидкости широко известны. Создание тока жидкости к пациенту может осуществляться за счет гравитации; за счет давления, приложенного к деформируемому резервуару; или же с помощью насоса. В системах доставки питательных веществ, действующих с помощью насоса, насос должен обеспечивать возможность создания контролируемого потока жидкости, причем контролируемого непрерывно.

Насосы используют ввиду необходимости обеспечения высокой степени надежности и точности управления потоком жидкости, а также, чтобы защитить пациента и получить максимальную эффективность лечения.

Примером насоса, используемого в настоящее время для нагнетания жидкости пациенту по трубке, является роторный перистальтический насос. Этому типу насоса присущ недостаток, заключающийся в том, что в случае, когда система для организации течения жидкости подсоединена к насосу не должным образом или отсоединена от насоса, может иметь место свободное течение. Кроме того, обычно данный тип насоса не защищен от свободного течения через него жидкости. Несдерживаемый свободный поток жидкости к пациенту может быть опасным для пациента, поскольку это может привести к обводнению организма.

Другим примером насоса, используемого в настоящее время, является перистальтический насос с прямолинейно расположенным трубчатым нагнетателем. Этому типу насоса присущ недостаток, заключающийся в том, что в случае, когда система для организации тока жидкости подсоединена к насосу неправильно, жидкость может нагнетаться не к пациенту, а в обратном направлении - от пациента. Понятно, что если свободное течение или обратное течение происходят неконтролируемым образом, то они могут быть опасными для пациента.

Чтобы справиться с проблемой свободного течения жидкости, используют элемент аппаратуры, известный как "окклюдер" (средство для перекрытия прохода). Действие указанного известного элемента медицинской аппаратуры основано на перекрытии прохода для жидкости путем сгибания участка гибкой трубки, вследствие чего трубка сжимается с уменьшением ее проходного диаметра, что препятствует течению жидкости по трубке. Такое средство перекрытия прохода работоспособно, но, как было обнаружено, оно имеет недостаток, который заключается в том, что если гибкая деталь "окклюдера" (удерживающая упругую трубку в согнутом состоянии) чрезмерно натянута, она может легко разорваться. Поэтому, если оператор отключает насос, но не может перекрыть трубку, например, с помощью роликового зажима, то в этом случае может иметь место свободное течение жидкости.

Следовательно, существует необходимость в устройстве, которое обеспечивает оптимальный ток жидкости к пациенту и вместе с тем направлено на решение проблем, связанных с неконтролируемым свободным течением и возникновением обратного течения жидкости.

Настоящее изобретение направлено на решение вышеупомянутых проблем.

Установлено, что клапан, имеющий особую узкую область давлений срабатывания (открытия), может предотвратить поток жидкости, направленный от пациента, и ограничить свободное течение в противоположном направлении. В результате можно обеспечить высокий уровень безопасности для пациента. Как было обнаружено, такой уровень может быть достигнут за счет уменьшения свободного тока жидкости до величины, которая не представляет опасность. Вместе с тем предпринимались попытки для полного исключения свободного течения жидкости. Однако, как было установлено, это не является необходимым.

Следовательно, первым аспектом настоящего изобретения является клапан, который подходит для использования совместно с роторным перистальтическим насосом и способен пропускать поток жидкости в одном направлении и предотвращать течение жидкости в другом (обратном) направлении, при этом клапан включает запорный элемент, имеющий давление срабатывания от 0.10 до 0.20 бар.

Вторым аспектом данного изобретения является система средств для введения, по меньшей мере, одной жидкости пациенту, которая включает клапан, выполненный в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения, впускную трубку для присоединения резервуара к входному патрубку клапана и выпускную трубку для подсоединения к выходному патрубку клапана, предназначенную для введения жидкости пациенту.

Третьим аспектом предлагаемого изобретения является способ изготовления клапана, который включает изготовление камеры, изготовление входного и выходного патрубков, установку клапана между входным патрубком и выходным патрубком запорного элемента, обеспечивающего движение жидкости только в одном направлении, при этом давление срабатывания запорного элемента составляет от 0.1 до 0.2 бара.

Четвертым аспектом настоящего изобретения является использование клапана, выполненного согласно одному из вариантов воплощения изобретения, для подачи питательного вещества.

Пятым аспектом данного изобретения является способ лечения пациента, включающий подачу оптимального количества жидкости через клапан, выполненный в соответствии с одним из воплощений изобретения.

Преимущество использования клапана, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, заключается в возможности обеспечить простое и безопасное введение жидкости от резервуара пациенту. Если давление жидкости, действующее на клапан, превышает предварительно заданную величину давления срабатывания (открытия) запорного элемента, то жидкость проходит через клапан. Но до тех пор, пока давление, создаваемое, например, за счет действия насоса, не превышает указанную величину срабатывания, прохождение жидкости через клапан не допускается. В обычных условиях работы устройства высоту резервуара выбирают такой, чтобы создавать статическое давление, слегка превышающее давление срабатывания запорного элемента. Если к тому же система средств для организации течения отключена от насоса, течение жидкости через клапан ограничено - т.е. свободное течение сдерживается до такой степени, что какие-либо утечки жидкости через клапан не представляют опасности для пациента. В противоположность предлагаемому изобретению, известные конструкции клапанов имеют недостаток, заключающийся в том, что они допускают высокий расход жидкости при ее свободном течении от резервуара к пациенту, если система подачи жидкости недогружена или ненагружена по расходу за счет функционирования подключенного к ней насоса.

Другое преимущество, обеспечиваемое настоящим изобретением, состоит в том, что наличие клапана не влияет на величину заранее заданного расхода жидкости, прокачиваемой насосом. Это преимущество достигается за счет уменьшения полного гидравлического сопротивления клапана.

Еще одним преимуществом данного изобретения является отсутствие необходимости в отсоединении трубок системы, а также отсутствие необходимости в ручном регулировании запорных элементов или использовании дополнительного средства для блокировки течения жидкости. Поэтому расход жидкости, поступающей из клапана, можно точно контролировать. Кроме того, снижается риск загрязнения устройства, поскольку во время его использования нет необходимости в отсоединении трубок.

Помимо этого не требуется специального программного обеспечения или модификации механизма известного насоса.

Еще одним достоинством настоящего изобретения является то, что оно раскрывает устройство, которое можно легко изготовить при небольшой стоимости изготовления. При этом могут быть использованы средства простой конструкции, включающие простые корпус и поршень, или мембрану, и эта повышенная простота дополняет быстроту, с которой может быть изготовлена продукция. Кроме того, в случае применения клапана, выполненного в соответствии с данным изобретением, для устройства требуется меньшее количество серийно выпускаемых, доступных для приобретения элементов (таких как окклюдер для зажима или роликовый зажим).

Следует также отметить, что хотя клапан согласно данному изобретению приемлем для использования с роторным перистальтическим насосом, он не ограничен применением совместно только с таким типом насоса или каким-либо специальным типом нагнетателя жидкости. В то же время известные конструкции клапана с этой точки зрения имеют ограничение.

Предпочтительно пример воплощения клапана согласно данному изобретению включает запорный элемент, давление срабатывания которого находится в переделах от 0.12 до 0.18 бар. Наиболее предпочтительная величина давления срабатывания составляет 0.15 бар.

Указанное выше характерное давление срабатывания запорного элемента, выполненного в соответствии с данным изобретением, является крайне важным и необходимым параметром, который не следует считать только результатом оптимизации известного устройства. Существование характерного срабатывания, конечно, не могло быть установлено логическим путем, без впервые сделанного изобретательского шага, заключающегося в понимании того обстоятельства, что давление срабатывания клапана может быть важным параметром, в особенности для введения жидкости пациенту.

Было установлено, что указанные выше значения давлений срабатывания клапана создают преимущество, состоящее в том, что в случае отключения насоса от клапана жидкость не может проходить через выходной патрубок клапана к пациенту (или же к нему может проходить лишь небольшое количество жидкости). Следовательно, предотвращается неконтролируемый ток жидкости к пациенту. Было обнаружено, что указанные давления срабатывания обеспечивают то преимущество, что они не меняют функционирование насоса, поскольку их величины достаточно низкие, чтобы избежать какого-либо проскальзывания в перистальтическом механизме насоса.

Предпочтительно клапан согласно настоящему изобретению содержит запорный элемент, включающий эластичную мембрану, которая способна деформироваться под действием давления в заданном направлении движения потока. Эластичная мембрана имеет перфорационные отверстия, которые открываются при выбранной степени деформации эластичной мембраны, чтобы обеспечить прохождение потока жидкости. Конструкция клапана может быть снабжена опорным элементом, взаимодействующим с эластичной мембраной, предназначенным для ограничения значительной деформации мембраны в направлении, противоположном направлению потока, что позволяет предотвратить обратный ток жидкости. В соответствии с предпочтительным примером воплощения изобретения мембрана клапана деформируется при предварительно заданном значении давления срабатывания.

Предпочтительно воплощение данного изобретения получают путем модификации известного устройства. При этом приемлемыми исходными материалами, например, для изготовления корпуса являются металл или пластик, предпочтительно представляющий собой твердую жесткую пластмассу, а именно ABS (пластик на основе акрилонитрила, бутадиена и стирола), поликарбонат, PVC (поливинилхлорид), акриловый пластик или MABS (пластик на основе метакрилонитрила, бутадиена и стирола); при этом мембрана клапана изготовлена из упругого материала, включающего полиуретан, силикон или резину.

Способ лечения в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно включает стадии подачи жидкости от резервуара к пациенту с использованием насоса для нагнетания жидкости и клапана в соответствии с настоящим изобретением.

Дополнительные особенности и преимущества данного изобретения будут понятны из описания предпочтительных примеров воплощения изобретения, которые раскрыты ниже со ссылкой на прилагаемый чертеж.

На чертеже показано конструктивное выполнение клапана в соответствии с настоящим изобретением.

Клапан 1, выполненный согласно примеру воплощения изобретения, включает проходной канал 2 и камеру 3. Жидкость поступает в проходной канал 2 через камеру 3. Камера 3 имеет цилиндрические входной 4 и выходной 5 патрубки. Внутри камеры 3 установлен упругий поршень 6, имеющий шток 7 и головку 8 грибовидной формы, изготовленный обычно из стерилизуемого материала, такого как силикон, резина или из любого другого подходящего материала.

В состоянии покоя грибовидная головка 8 поршня перекрывает проходной канал 2 на входе камеры 3. Когда давление жидкости на входе превышает давление в камере 3 на величину давления срабатывания, составляющую, по меньшей мере, порядка 0.15 бар (15 kPa), грибовидная головка 8 деформируется, и/или поршень 6 деформируется, и/или смещается в проходном канале 2 в осевом направлении. Это приводит к разблокированию канала на входе камеры 3 и протеканию через него жидкости. Движение поршня относительно канала ограничено опорным элементом 9, который контактирует с самой верхней частью грибовидной головки. С другой стороны, когда разность давлений не превышает 0.15 бар или становится отрицательной, головка поршня перекрывает проход для потока жидкости. Это предотвращает нежелательный ток жидкости из резервуара.

Давление срабатывания может быть предварительно задано путем установки определенной степени сжатия грибовидной головки или напряженного состояния штока при нахождении поршня в исходном положения (без нагрузки давлением).

Насос или насосная установка соединяется с клапаном посредством трубки. Предпочтительно нагнетатель представляет собой перистальтический насос, но может быть использован и любой другой насос, который способен нагнетать жидкость при контролируемом расходе и который приемлем для использования в клинических условиях. Насосная установка может быть снабжена блоком управления. Блок управления, как правило, включает панель управления, которая имеет дисплей и клавишную панель. Клавишная панель может быть использована для ручного управления насосом, ввода данных и тому подобных целей. Блок управления может включать микропроцессор для управления насосом и приведения его в действие (включения). С микропроцессором может быть соединено запоминающее устройство, или же оно может быть включено в микропроцессор. При необходимости блок управления может быть снабжен средством аварийной сигнализации (аудиосигнализации, визуальной сигнализации или состоящим из средств двух типов).

Система для организации течения жидкости, включающая клапан, обычно монтируется на стойке, при этом резервуар с жидкостью удерживается с помощью хомута в верхней части стойки. В непосредственной близости от выходного патрубка клапана или между резервуаром и входным патрубком могут быть установлены отстойные камеры.

При работе насос перекачивает жидкость из резервуара пациенту. Перед началом перекачки жидкости поршень клапана находится в исходном положении. Когда жидкость нагнетается через впускную трубку и при этом достигается перепад давлений, соответствующий заданному пороговому значению, поршень удлиняется, и/или перемещается в осевом направлении в канале, и/или головка поршня деформируется. Это приводит к открытию входа в камеру, и поток жидкости пропускается через клапан, проходя от впускной трубки в выпускную трубку.

Альтернативное выполнение клапана согласно настоящему изобретению включает корпус, имеющий проходной канал и камеру. Поперек канала установлена гибкая мембрана. Гибкая мембрана выполнена из упругого эластичного и, как правило, стерилизуемого материала, такого как силикон, резина или из какого-либо иного приемлемого материала. Мембрана имеет большое количество прорезей (могут быть, например, и две прорези), которые в исходном состоянии закрыты и не допускают протекания через них жидкости. Обычно мембрана выполнена так, чтобы ее прорези открывались, когда перепад давления, действующий на мембрану, превышает 0.15 бар (15 kPa). Это предотвращает нежелательное свободное течение жидкости из резервуара.

При использовании устройства насос перекачивает жидкость из резерваура пациенту. Перед началом перекачки жидкости гибкая мембрана находится в исходном положении. Когда жидкость нагнетается через впускную трубку, гибкая мембрана растягивается. Как только перепад давлений достигает заданной пороговой величины, гибкая мембрана в достаточной степени растягивается, при этом она деформируется, а прорези в мембране расширяются и раскрываются, пропуская жидкость, движущуюся от впускной трубки, в выпускную трубку.

Предлагаемая система обеспечивает быстро изготавливаемое и безопасное средство введения жидкости пациенту, которое является исключительно простым в эксплуатации.

Следует принять во внимание, что помимо предпочтительных примеров воплощения настоящего изобретения могут быть реализованы его многочисленные модификации без выхода за пределы объема и сущности данного изобретения, изложенной в нижеследующих пунктах формулы изобретения.

1. Клапан для использования совместно с роторным перистальтическим насосом, выполненный с возможностью пропускать поток жидкости в одном направлении и предотвращать течение жидкости в другом (обратном) направлении, при этом клапан включает запорный элемент, давление срабатывания которого находится в интервале от 0,1 до 0,2 бар, при этом запорный элемент включает гибкую мембрану, выполненную с возможностью деформироваться под действием давления в направлении, необходимом для течения жидкости, при этом гибкая мембрана имеет отверстия, открывающиеся с пропусканием потока жидкости при заданной степени деформации гибкой мембраны.

2. Клапан по п.1, в котором давление срабатывания запорного элемента составляет 0.15 бар.

3. Клапан по п.1 или 2, в котором запорный элемент имеет опорный элемент, взаимодействующий с гибкой мембраной, предназначенный ограничить величину деформации гибкой мембраны в направлении, противоположном течению жидкости для предотвращения обратного движения жидкости.

4. Система для введения, по меньшей мере, одной жидкости пациенту, включающая клапан, выполненный в соответствии с любым из пп.1-3, впускную трубку для соединения резервуара с входным патрубком клапана и выпускную трубку для подсоединения к выходному патрубку клапана, предназначенную для введения жидкости пациенту.

5. Использование клапана, выполненного согласно любому из пп.1-3, для введения пациенту питательного вещества.