阅读说明：本技术 呼吸肺装置 (Breathe lung device ) 是由 J·L·帕克 G·V·拉普 N·S·黑格 于 2019-04-26 设计创作，主要内容包括：本发明题为“呼吸肺装置”。本发明公开了一种装置,所述装置使用正空气压力将肺置于多种不同充气状态中。示例性装置包括外壳和空气供应部件。所述外壳包括接收合成肺或真实肺中的至少一者的平台。所述平台处于与周围环境相同的空气压力下。所述空气供应部件位于所述外壳的一个或多个内部腔体内。所述空气供应部件使用正压力对所述合成肺或所述真实肺充气。(The present invention is entitled " breathing lung device ".The invention discloses a kind of device, lung is placed in a variety of different inflated conditions by described device using positive air pressure.Exemplary means include shell and air supply component.The shell includes the platform for receiving at least one of synthesis lung or true lung.The platform is under air pressure identical with ambient enviroment.The air supply component is located in one or more internal cavities of the shell.The air supply component inflates the synthesis lung or the true lung using normal pressure.)

呼吸肺装置

优先权声明

本申请要求2018年5月18日提交的美国临时专利申请序列号62/673,665的权益，该临时专利申请的内容据此以引用方式并入。

背景技术

用于对离体肺(例如，塑化或动物肺)通气的模拟装置通常使用负压力对肺充气。例如，可利用肺周围的负压力(即，低于大气压)对肺通气，以允许肺自然地充满处于大气压下或接近大气压的通气气体。该技术需要肺保持在密封室中。这些装置在不培训的情况下难以操作，并且无法提供有意义的培训/用户体验。替代技术使用高压贮存器(约50psi)来操作阀，这需要使用来自罐或压缩机的压缩氧气或空气，从而增加了该系统的复杂性、尺寸和噪声。

发明内容

本发明包括使用正低压空气呈现呼吸肺的装置。示例性装置包括外壳和空气供应部件。外壳包括接收合成肺或真实肺中的至少一者的平台。平台处于与周围环境相同的压力下。空气供应部件位于外壳的一个或多个内部腔体内。空气供应部件使用正低压空气对合成肺或真实肺充气。

在本发明的一个方面，空气供应部件包括气动隔膜泵、阀和控制器。也可使用其他类型的泵，诸如叶片泵、涡旋泵和柱塞泵。阀包括第一端口，该第一端口气动地耦接到气动泵；第二端口，该第二端口被配置为与合成肺或真实肺气动连通；以及第三端口，该第三端口用于排气。控制器使阀在将第一端口连接到第二端口与将第二端口连接到第三端口之间交替。

在本发明的另一个方面，空气供应部件包括压力传感器，该压力传感器被配置为生成压力值并且将该压力值发送到控制器。压力传感器位于第二端口与合成肺或真实肺之间。如果压力值降至低于第一阈值，则控制器指示阀将第一端口连接到第二端口。如果压力值超过第二阈值，则控制器指示阀将第二端口连接到第三端口。

在本发明的又一个方面，空气供应部件包括第一用户控件，该第一用户控件被配置为允许用户改变第一阈值的值。

在本发明的再另外的方面，空气供应部件包括第二用户控件，该第二用户控件被配置为允许用户改变第二阈值的值。

在本发明的其他方面，空气供应部件包括泵速度控件，该泵速度控件被配置为允许用户改变气动泵的电机的速度以实现可变吸气率。

在本发明的又其他方面，空气供应部件包括配件，该配件具有第一开口，该第一开口被配置为耦接到合成肺或真实肺；第二开口，该第二开口耦接到阀的第二端口；以及第三开口。合成肺或真实肺连接到第一开口。该配件允许医疗装置经由第三开口和第一开口进入合成肺或真实肺。

在本发明的再其他方面，空气供应部件包括耦接到第三开口的锁气装置。锁气装置可为定制的或可为现成装置。

根据本文提供的描述，其它特征、优点和适用领域将变得显而易见。应当理解，

具体实施方式

和具体示例仅旨在用于说明性目的，并不旨在限制本公开的范围。

附图说明

本文描述的附图仅用于说明性目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。附图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点置于说明本发明的原理上。在附图中：

图1示出了根据本发明的实施方案形成的系统的框图；

图2示出了处于第一操作状态的图1的系统的部件的示意图；

图3示出了处于第二操作状态的图1的系统的部件的示意图；

图4示出了由图1所示的系统执行的过程的示意图；

图5示出了示例性装置的透视图，该装置被配置为容纳图1的系统；

图6示出了图5的装置的透视图；

图7示出了图5的装置的局部透视图；

图8示出了图5的装置的局部透视图；

图9-1示出了图5的装置的透视图；并且

图9-2示出了图9-1的装置的局部视图。

具体实施方式

以下描述本质上仅为示例性的，并不旨在限制本公开、应用或用途。以下描述仅以说明而非限制的方式解释了用于提供交互式呼吸肺装置的装置及其操作和使用方法的各种实施方案。应当理解，本文所述的各种实施方案可有助于简化组织抽吸的过程。

图1示出了用于展示和交互式培训目的的交互式肺呼吸系统20。系统20包括经由气动连接(即，在方框之间的实线)和/或有线或无线信号通信连接(即，在方框之间的虚线)来联接的许多部件。系统20包括控制器24，该控制器与阀30、压力传感器32、最小肺尺寸控制装置34和最大肺尺寸控制装置36信号通信。系统20还包括空气泵40，该空气泵与呼吸率控制装置42有线或无线信号通信。空气泵40与阀30气动连通/连接。阀30与压力传感器32和肺44(例如，动物或合成肺)气动连通。压力传感器32以预定采样率进行采样，从而允许在吸气与呼气模式之间的平滑转变。

控制器24基于由最小肺尺寸控制装置34所提供的最小肺尺寸值、由最大肺尺寸控制装置36所提供的最大肺尺寸值以及由压力传感器32所提供的空气压力值来向阀30提供阀控制信号。控制器24可包括可编程逻辑控制器、硬连线/固态控制器或类似的信号处理/控制装置，诸如具有相关联的电路的微处理器。控件34、36、42可包括电位差计或类似的装置。

空气泵40从呼吸率控制装置42接收呼吸率信号。这控制由空气泵40所生成的空气流的量。空气泵40的电机的速度基于呼吸率信号的值。空气泵40向阀30供应空气。在一个实施方案中，阀30是包括弹簧回位螺线管的四通阀，该弹簧回位螺线管由控制器24所产生的阀控制信号来控制。示例性阀由汉弗莱产品公司(Humphrey Products Corporation)生产。阀控制信号使阀30允许从空气泵40所接收的空气进入肺44中或使来自空气泵40的空气转向到第一排气端口54并将肺44连接到第二排气端口56。在一个实施方案中，第一排气端口54或附接到第一排气端口54的附加管材被定位成以便将空气引导到空气泵40以便向空气泵40的电机提供冷却作用。第一排气端口和第二排气端口54,56附近的大气压处于标准大气压下。示例性空气泵40是高流量隔膜泵，诸如由派克汉尼汾公司(Parker-HannifinCorporation)生产的高流量隔膜泵。

图2示出了系统20的第一气动操作模式。第一气动操作模式是肺吸气或吸入模式。在第一气动操作模式下，从控制器24所接收的阀控制信号命令阀30将从空气泵40所接收的在泵端口50处的空气引导到与肺44连接的肺端口52。压力传感器32连接在肺44与肺端口52之间。在第一气动操作模式下，肺44按照从呼吸率控制装置42所接收的呼吸控制信号所确定的速率充气。因此，肺44使用正空气压力充气。在系统20启动后或每当由压力传感器32所感测的压力值降至低于由最小肺尺寸控制装置34所提供的最小肺尺寸值时引发第一气动操作模式。最小肺尺寸值等同于压力值。

图3示出了系统20的第二气动操作模式。第二气动操作模式是肺放气或呼气模式。在第二气动操作模式下，从控制器24所接收的阀控制信号命令阀30引导从泵40所接收的空气以排出第一排气端口54。另外，阀控制信号命令阀30将肺端口52连接到第二排气端口56。充气的肺44由于该气动连接而开始放气到第二排气端口56处的较低压力(即，标准大气压)。

在由压力传感器32所感测的压力值超过由最大肺尺寸控制装置36所提供的最大肺尺寸值时引发第二气动操作模式。最大肺尺寸值等同于压力值。

系统20可包括位于阀30与肺44之间的泄压阀(未示出)。在阀30保持吸气模式的情况下，泄压阀将被设定为泄放肺44中的空气压力。

如图2和图3所示，可密封的进入或接入端口60设置在肺44与肺端口52之间。可密封的接入端口60允许在系统20在吸气与呼气状态之间转变时将医疗装置(例如，内镜、相机、工具)***到肺44中。可密封的接入端口60在***到肺44中的医疗装置周围提供密封件或最小泄漏密封件。可密封的接入端口60允许用户在被设计用于肺的设备上测试和/或交互式培训。例如，用户可以***各种类型的内镜或工具，诸如肺阀(例如，由斯普瑞迅公司(Spiration,Inc.)生产的)、成像装置、递送导管、组织采样或治疗装置等。

图4示出了由图1所示系统20执行的过程70的示例性流程图。首先，在步骤72处，激活系统20并且通过空气泵40将空气供应到附接的肺，因此对肺充气-模拟吸气。空气泵40以先前选择的速度(即，呼吸率控制装置42)或默认速度(即，空气泵电机速度(空气体积/秒))供应空气。接下来，在决策步骤74处，控制器24基于从压力传感器32所接收的空气压力值(P_肺)来向阀30提供命令。如果P_肺小于预定最大空气压力阈值(P_max)(由最大肺尺寸控制装置36设定)，则过程70返回到步骤72。如果P_肺大于P_max，则过程70继续到步骤76。在步骤76处，控制器24命令阀30排出肺空气，因此使肺放气-模拟呼出。

接下来，在决策方框78处，如果P_肺大于预定最小空气压力阈值(P_min)(由最小肺尺寸控制装置34设定)，则过程70保持步骤76的肺呼气模式。如果P_肺小于P_min，则过程70返回至步骤72的肺吸入。

在一个实施方案中，在低空气流操作模式下，如步骤80处所示，最大肺控制装置36被设定为最大值(或高于将跳变的值)并且呼吸率控制装置42被设定得足够低，由此使空气泵速率与设定泄漏率(空气系统-肺侧中的孔)匹配，从而根据呼吸率控件(空气泵输出)使肺保持被充气到特定尺寸。空气压力从未达到跳变点，因此肺保持被充气到特定尺寸。这允许肺无限期地保持处于可变充气的状态。

图5和图6是肺盒100的透视图，该肺盒被配置为容纳图1的系统20的部件。肺盒100包括外壳102和透明盖106。外壳102包括支撑肺的平台104。透明盖106覆盖平台104以允许观察所接收的肺。透明盖106停留在外壳102的接收边缘上。为了操作，须移除透明盖106，然后将肺44置于平台104上-图7。接下来，将肺44连接到配件108(例如，带倒钩的配件)并且用夹紧装置112固定以防止泄漏-图8。透明盖106被放回，但也不必放回，就能使系统20工作。

图9-1示出了肺盒100的透视图，其中控件盖120被移除以显露多控件区域122。图9-2是多控件区域122的前视图。多控件区域122包括呼吸率控制旋钮42-1、最大肺尺寸控制旋钮36-1和最小肺尺寸控制旋钮34-1。控制旋钮42-1、36-1、34-1连接到先前校准的电位差计(未示出)或其他能够产生多个不同信号的装置。

在一个实施方案中，控制器24被配置为管理进入端口110周围的额外空气泄漏。进入端口110接收可密封的接入端口60。然而，由于各种原因，一些空气可能漏出可密封的接入端口60。控制器24可改变呼吸率以便补偿预定泄漏的量。

实施方案

A.一种系统，该系统包括：气动泵；阀，该阀包括：第一端口，该第一端口气动地耦接到气动泵；第二端口，该第二端口被配置为与合成肺或真实肺中的至少一者气动连通；以及第三端口，该第三端口用于排气；以及控制器，该控制器被配置为使阀在将第一端口连接到第二端口与将第二端口连接到第三端口之间交替。

B.根据A所述的系统，还包括压力传感器，该压力传感器被配置为生成压力值并且将该压力值发送到控制器，该压力传感器位于第二端口与合成肺或真实肺之间，其中如果压力值降至低于第一阈值，则控制器指示阀将第一端口连接到第二端口，其中如果压力值超过第二阈值，则控制器指示阀将第二端口连接到第三端口。

C.根据B所述的系统，其中阀还包括用于排气的第四端口，其中如果压力值超过第二阈值，则控制器进一步指示阀将第一端口连接到第四端口。

D.根据B所述的系统，还包括第一用户控制装置，该第一用户控制装置被配置为允许用户改变第一阈值的值。

E.根据D所述的系统，其中第一用户控制装置包括电位差计或数字开关中的至少一者。

F.根据B、C、D或E所述的系统，还包括第二用户控制装置，该第二用户控制装置被配置为允许用户改变第二阈值的值。

G.根据F所述的系统，其中第二用户控制装置包括电位差计或数字开关中的至少一者。

H.根据A至G中任一项所述的系统，还包括泵速度控制装置，该泵速度控制装置被配置为允许用户改变由气动泵所产生的空气流的量。

I.根据H所述的系统，其中泵速度控制装置包括电位差计或数字开关中的至少一者。

J.根据A至I中任一项所述的系统，还包括配件，该配件包括：第一开口，该第一开口被配置为耦接到合成肺或真实肺；第二开口，该第二开口耦接到阀的第二端口；以及第三开口，其中当合成肺或真实肺连接到第一开口时，配件被配置为允许医疗装置经由第一开口和第三开口进入合成肺或真实肺。

K.根据J所述的系统，还包括耦接到第三开口的锁气装置。

L.一种装置，该装置包括：外壳，该外壳包括：平台，该平台被配置为接收合成肺或真实肺中的至少一者，该平台处于与周围环境相同的压力下；以及一个或多个内部腔体；以及空气供应部件，该空气供应部件位于外壳的所述一个或多个内部腔体内，该空气供应部件被配置为使用正压力对合成肺或真实肺充气。

M.根据L所述的装置，其中空气供应部件包括：气动泵；阀，该阀包括：第一端口，该第一端口气动地耦接到气动泵；第二端口，该第二端口被配置为与合成肺或真实肺气动连通；以及第三端口，该第三端口用于排气；以及控制器，该控制器被配置为使阀在将第一端口连接到第二端口与将第二端口连接到第三端口之间交替。

N.根据M所述的装置，其中空气供应部件还包括压力传感器，该压力传感器被配置为生成压力值并且将该压力值发送到控制器，该压力传感器位于第二端口与合成肺或真实肺之间，其中如果压力值降至低于第一阈值，则控制器指示阀将第一端口连接到第二端口，其中如果压力值超过第二阈值，则控制器指示阀将第二端口连接到第三端口。

O.根据N所述的装置，其中空气供应部件还包括第一用户控制装置，该第一用户控制装置被配置为允许用户改变第一阈值的值。

P.根据N或O所述的装置，其中空气供应部件还包括第二用户控制装置，该第二用户控制装置被配置为允许用户改变第二阈值的值。

Q.根据L至P中任一项所述的装置，其中空气供应部件还包括泵速度控制装置，该泵速度控制装置被配置为允许用户通过改变气动泵的电机的速度来改变空气流的量。

R.根据L至Q中任一项所述的装置，其中空气供应部件还包括配件，该配件包括：第一开口，该第一开口被配置为耦接到合成肺或真实肺；第二开口，该第二开口耦接到阀的第二端口；以及第三开口，其中当合成肺或真实肺连接到第一开口时，配件被配置为允许医疗装置经由第一开口和第三开口进入合成肺或真实肺。

S.根据R所述的装置，其中空气供应部件还包括耦接到第三开口的锁气装置。

T.根据M所述的装置，其中阀还包括用于朝向气动泵排出空气的第四端口，其中如果压力值超过第二阈值，则控制器进一步指示阀将第一端口连接到第四端口。

本发明的描述本质上仅为示例性的，并且不背离本发明主旨的变型形式应被包含在本发明的范围内。这些变型形式不应被认为脱离本发明的实质和范围。

虽然迄今为止已描述了本发明的优选实施方案，但是本发明不限于这些实施方案。在不脱离本发明的实质或范围的情况下可进行添加、省略、取代和其他修改。

此外，本发明不受上述描述的限制，并且仅受所附权利要求书的范围限制。