专利名称:用于分配精确剂量的来自容纳高度压缩的治疗气体的储罐中的治疗气体的气体分配器的制作方法典型的压缩气体压强调节器包括弹簧式隔膜机构,该机构调节排气孔的打开和关闭。该机构能够构造为手动地提供处于一定预设范围内的任意值的恒定输送压强。在设定期望的输送压强之后,调节器能够打开或关闭排气孔以维持恒定的压强。相应地,可以使用分开的限定孔或类似的元件来控制流速。可以买到很多不同的压强调节元件和流速控制元件。然而,这些已知的气体分配器并不总是以准确和/或经济的方式来分配治疗气体。因此,具有有助于优化治疗气体的分配或有助于优化治疗气体向例如鼻粘膜等的目标组织的输送的机构和/或功能特征的分配器是有用的。
本文说明的是用于向患者的鼻粘膜分配治疗气体的设备和方法。一般地,该设备构造为包括压缩气体罐、第一阀门、第二阀门、第一压强调节器和第二压强调节器、测量腔——该测量腔具有一定量的处于由第一压强调节器设定的预定压强下的治疗气体、以及耦接至第一阀门和第二阀门的时序机构。时序机构可以交替地打开和关闭第一阀门和第二阀门。前文提及的组件可以视为以向患者分配恒定剂量的治疗气体的方式而有效地彼此连接。在一些变型中,所述压缩气体罐耦接到所述第一阀门的输入端,所述第一阀门的输出端耦接到所述第一压强调节器的输入端,所述第一压强调节器的输出端耦接到所述第二压强调节器的输入端和所述测量腔。本发明中,所述第二压强调节器的输出端可以耦接到所述第二阀门的输入端,并且所述第二阀门的输出端可以耦接到患者。在实际使用中,所述治疗气体经由所述第一压强调节器从所述压缩气体罐流入所述测量腔,然后所述治疗气体经由所述第二压强调节器从所述测量腔流至患者以便向患者供给恒定量的治疗气体。该设备的变型还可以包括用于控制气体流速的气孔,其中,所述第二阀门的输出端耦接到所述气孔的一端,所述气孔的另一端耦接到患者。所述时序机构是机械装置或者电子装置。对于所述测量腔,设备的该组件可以存储一定量的处于大约200psi的受控压强下的治疗气体。患者可以接收流速大约为每分钟O. 5标准升的恒定流速的并且处于大约I个大气压的受控压强下的气体。可以被分配的治疗气体包括但不限于二氧化碳、一氧化氮、氧气、气态酸、氦气,以及上述物质的组合。本文还说明了用于向患者的鼻腔输送治疗气体的方法。一般地,该方法包括如下的步骤获得设备一该设备包括压缩气体罐、第一阀门、第二阀门、第一压强调节器、第二压强调节器、具有一定量的处于由第一压强调节器设定的预定压强下的治疗气体的测量腔、以及耦接至第一阀门和第二阀门的时序机构;致动所述时序机构以打开所述第一阀门并关闭所述第二阀门从而使得所述治疗气体从所述压缩气体罐流至所述测量腔;致动所述时序机构以关闭所述第一阀门并打开所述第二阀门从而使得所述治疗气体从所述测量腔流至患者。这种方法使得患者可以接收流速和压强恒定的治疗气体。图1示意性地示出了典型的治疗气体分配器的组件。 图2示出了治疗气体分配器的典型流速性能。图3示出了治疗气体分配器的一个变型的初级子系统。图4示出了图3中的分配器的更详细细节的视图。图5描述了常用的活塞式调节器的三种设计。图6示出了与图5的设计2a类似的隔膜调节器。图7示出了二氧化碳相变图。
4、过滤器(407),其防止颗粒从罐体中进入设备中。过滤器可以由烧结不锈钢熔块或烧结塑料构成。过滤器可以防止来自刺穿销或破裂的密封的颗粒进入设备内。过滤器还减缓进入设备中的二氧化碳气流并且还创建一个相当大的压降。该压降降低了液态或固态二氧化碳进入设备的机会。5、“初级”压强调节器,其在二氧化碳离开压力容器之后可以将二氧化碳的压强降低到设定值。在图4中,初级压强调节器包括弹簧式活塞调节器(408,409);或者,也可以使用大量的简单的调节器构造。在附录A中已经说明了合适的压强调节器构造的示例。6、体积测定腔或测量腔(410)可用于从容器中取出单位剂量的气体。该测量腔装有处于由初级压强调节器设定的压强下的二氧化碳气体。7、“次级”压强调节器,其在二氧化碳排出测量腔(410)时将二氧化碳的压强降低至设定值。在图4中,次级压强调节器包括弹簧式活塞调节器(411,412);或者,可以使用大 量的简单的调节器构造。在附录A中已经说明了合适的压强调节器构造的示例。8、气孔,在由次级调节器提供的输入端压强的作用下,气孔提供设定的流速。9、用户界面机构,其允许用户依次操作两个调节器从而输送测定剂量的二氧化碳气体。10、鼻部元件(413),其当分配二氧化碳时堵住用户鼻腔。附录A—压强调节器如前所述,这里说明的设备包括压强调节器和控制与压强调节器连接的阀门的时序机构。这里说明的设备以现有技术没有说明的方式来构造和功能性地执行压强调节器。可以采用多种压强调节器设计。本章节只说明适用于本文说明的治疗气体分配器的压强调节器的基本操作。图5示出了多个通常称为“活塞调节器”的设计,同时还示出了用于预测这些活塞调节器的行为的公式。在所有的构造中,输出压强Ptjut取决于两个区域Al和A2、输入压强Pin和当阀门关闭时作用在活塞上的弹力。在理想的调节器中,两个区域A2/A1之比应该为O。在此情况下,输出压强Pwt只取决于区域Al和弹力。换句话说,输出压强与输入压强无关。除了机械结构的不同,设计I和设计2a、2b之间的主要不同在于它们对输入压强的改变做出的响应。在设计I中,输出压强随着输入压强的增加而增加。在设计2a、2b中,输出压强随着输入压强的增加而减小。在此应用中,设计I的响应特征可能比设计2的优越。因为期望在测量室中可反复地填充一定质量的在期望的操作温度范围之内的二氧化碳或者其他的治疗气体,优选地,处于较高温度的测量腔压强较高。因为输入压强在温度较高时增加,因此使用设计I可能更加有利。当然,理想的调节器输出压强在所有的压强和温度下都应该保持不变。除了上述的活塞调节器,这里说明的设备可以包括与使用隔膜而不使用活塞的调节器类似的调节器。在图6中示出了这一概念。
_5] 附录B——二氧化碳的相变行为。这里说明的设备的重要挑战之一是压力容器中的二氧化碳的状态未知。在10-40°C的操作范围之内,压力容器可以含有液态二氧化碳和饱和蒸汽、超临界二氧化碳,或者二氧化碳气体。上述状态取决于容器中的二氧化碳的温度和量。容器中的压强根据容器中的二氧化碳的温度和量能从大约600psi变化到2000psi之上。图7示出了二氧化碳的相变图。虚线表示在压力容器中可能出现的温度和压强的 范围。二氧化碳的临界温度大约是31°C。液态二氧化碳在此温度之上不可能存在。
本发明说明了用于将治疗气体分配至患者的鼻内的设备。该设备可以包括测量腔,以及压强调节器和控制与压强调节器连接的阀门的时序机构的组合。当以手持式分配器来执行该设备时,尽管测量腔中的治疗气体的状态和压强未知,该手持式分配器都可以可靠地输送恒定剂量的气体。
用于分配精确剂量的来自容纳高度压缩的治疗气体的储罐中的治疗气体的气体分配器制作方法
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