Пристрій для дихання гіпоксичними сумішами

Винахід відноситься до області задоволення життєвих потреб людини, а саме - до пристроїв, які вводять газові суміші в дихальну систему пацієнта з лікувальними цілями, і може бути використаний для проведення гіпоксичними газовими сумішами терапевтичних сеансів інтервального гіпоксичного тренування (ІГТ). Відомий пристрій для дихання гіпоксичними сумішами [а.с. СРСР №1456161, МПК А61Μ 16/00, опубл. 17.02.79] [1], що містить приєднувальний елемент, лінію вдиху з клапаном видиху з адсорбентом, причому обидві лінії приєднані до ємності, задатчик концентрацій кисню, блоки нагнітання і відсмоктування, блок управління, перший вхід якого приєднаний до виходу газоаналізатора, другий вхід зв'язаний з виходом задатчика концентрацій кисню, а вихід приєднаний до приводу, зв'язаному одним виводом через блок нагнітання з лінією видиху, а іншим виводом через послідовносполучені блок відсмоктування і пневматичний дросель - із лінією видиху, при цьому ємність виконана еластичною та герметичною. Конструкція відомого пристрою [1] не забезпечує його стабільну роботу протягом лікувального сеансу в зв'язку з несабільністю підтримки концентрації кисню у гіпоксичній газовій суміші та можливістю неконтрольованого зменшення у процесі сеансу концентрації кисню у суміші. Найбільш близьким до винаходу за технічною суттю і результатом, що досягається, є пристрій для дихання гіпоксичними сумішами [Патент України №45062 А, МПК7А61Μ 16/00, опубл. 15.03.2002] [2]. Пристрій містить приєднувальний елемент (загубник або рото-носову маску), з'єднаний через трійник пацієнта із розміщеною в корпусі лінією вдиху, що містить повітродувку та газоаналізатор кисню. Лінія видиху, що містить клапан видиху і адсорбер та зв'язана з приєднувальним елементом через трійник пацієнта. Повітродувка, яка створює однонаправлений потік повітря у лінії вдиху одночасно виконує функції клапана вдиху і гомогенізує газову суміш у циркуляційному контурі, сприяючи її перемішуванню. Лінії вдиху і видиху з'єднані з герметичною ємністю, яка утворена еластичною оболонкою, закріпленою на нерухомому каркасі, складають циркуляційний контур пристрою. Жорстке днище герметичної ємності при зміні її об'єму переміщується за допомогою каретки за направляючими каркасу. На каретці установлений перетворювач лінійних переміщень (наприклад, оптичного типу), котрий дає можливість визначати положення днища ємності щодо каркасу, яке відповідає об'єму газової суміші в ємності. Таким чином перетворювач лінійних переміщень виконує роль датчика об'ємів дихання. Через канали каркасу із герметичною ємністю пневматичними лініями з'єднані: гаазоаналізатор кисню, блок відсмоктування газової суміші з електромагнітним клапаном, блок подачі кисню із ємності кисню з електромагнітним клапаном, блок нагнітання повітря з електромагнітним клапаном. Приводи компресорів вказаних блоків з'єднані відповідно з першим, другим і третім виходами блоку управління, а керуючі обмотки відповідних електромагнітних клапанів з'єднані відповідно з четвертим, п'ятим і шостим виводами блоку управління. На перший і другий входи блоку управління подаються вихідні електричні сигнали газоаналізатора кисню і перетворювача лінійних переміщень відповідно. Для роботи пристрою останній додатково оснащений блоком автомобільного управління, який містить електромагнітні пневматичні клапани, компресори, клавіатуру, блок синхронізації, підсилювач постійного струму, аналогоцифровий перетворювач електронних сигналів, інтерфейс, формувач сигналів обрахунку. Пристрій працює наступним чином. За допомогою клавіатури встановлюється необхідне значення концентрації кисню у газовій суміші. Для проведення терапевтичного сеансу ІГТ пацієнт підключається до циркуляційного контуру пристрою через приєднувальний пристрій і трійник пацієнта. При видиху пацієнта повітря проходить по лінії видиху через клапан видиху і адсорбент, де поглинається видихуваний вуглекислий газ, у ємність. При вдиху пацієнта газова суміш у його легені надходить із ємності по лінії вдиху через повітродувку. У процесі дихання пацієнта ємність змінює свій об'єм, зменшуючи його при вдиху і збільшуючи - при видиху. Блок управління, призначений для обробки даних, що надходять з газоаналізатора кисню і перетворювача лінійних переміщень, та формування керуючих сигналів, які перемикають клапани та компресори блоків відсмоктування газової суміші, подачі кисню і нагнітання повітря при досягненні встановленого значення концентрації кисню. Основними недоліками конструкції пристрою [2] є: - неможливість дезинфекції герметичної еластичної ємності, що обумовлено жорстким закріпленням її на нерухомому каркасі та розміщенням всередині ряду приладів, наприклад, адсорбера вуглекислого газу, а також дезинфекції інших вузлів пристрою; це може призводити до інфекційного захворювання пацієнтів за рахунок розмноження мікроорганізмів; - неможливість автоматичного регулювання концентрації кисню вище 16%; - недостатньо висока точність виміру концентрації кисню у гіпоксичній газовій суміші, що не дозволяє з високою точністю підтримувати концентрацію кисню у суміші при будь яких змінах параметрів легеневої вентиляції пацієнта; - складність конструкції пристрою, яка обумовлена наявністю окремих ліній, забезпечуючих процеси вдиху і видиху, та оснащеністю множиною приладів, що ускладнює використанні пристрою у польових умовах та при наданні швидкої невідкладної допомоги. Задачею, на вирішення якої направлений винахід, є розробка конструкції пристрою для дихання гіпоксичними сумішами, у якій конструктивне виконання герметичної еластичної ємності, камери дихання, приймача повітряного потоку та розділення їх у просторі у дихальному контурі, дозволить проводити повну дезинфекцію всіх вузлів дихального контуру, а, насамперед, герметичної еластичної ємності, підвищити точність виміру концентрації кисню у гіпоксичній суміші, що приведе до підтримування заданої концентрації кисню у дихальному контурі, забезпечити автоматичне регулювання концентрації кисню вище 16% та дослідження параметрів функції дихання пацієнта, а також суттєво спростити конструкцію пристрою та створити прилад для використання у польових умовах. Для вирішення поставленої задачі запропоновано пристрій для дихання гіпоксичними сумішами, що включає газоаналізатор кисню, адсорбер вуглекислого газу, клапани вдиху і видиху, герметичну еластичну ємність, приєднувальний елемент і автоматичний блок управління, який, згідно з винаходом, має камеру дихання, виконану із двох секцій, до однієї секції приєднаний патрубок для дихання, а до іншої приєднана герметична еластична ємність, причому остання секція розділена перегородкою на дві сполучені частини, в одній встановлений клапан видиху і адсорбер вуглекислого газу, а в іншій встановлено клапан вдиху і датчик кисню, патрубок для дихання послідовно з'єднаний з приймачем повітряного потоку і приєднувальним елементом; причому, пристрій виконано у вигляді двох блоків - дихального контуру та автоматичного блоку управління, а секція з перегородкою камери дихання додатково оснащена клапаном надлишкового тиску та вентилятором, з'єднаним із секцією через електромагнітний клапан. Конструкція пристрою, що заявляється, дозволила реалізувати принципово нову технологію проведення процесу дихання гіпоксичними сумішами, що відобразилось в оригінальній конструкції камери дихання - виконання її з двох секцій та розділення однієї секції перегородкою на дві сполучені частини, що дозволило виконувати вдих і видих однією лінією; у виконанні герметичної еластичної ємності знімною та розділеною у просторі з камерою дихання; в обладнанні пристрою приймачем повітряного потоку. Вказані конструктивні елементи пристрою у поєднанні з рештою забезпечують у процесі лікувального сеансу стабілізацію і високу точність підтримки концентрації кисню в гіпоксичній газовій суміші, можливість регулювання підвищеної концентрації кисню, стерилізацію всіх елементів дихального контуру, насамперед, герметичної ємності, і можливість швидкої заміни дихального контуру, що приводить до високої ефективності терапевтичного сеансу ІГТ, надійності роботи пристрою при значному спрощенні його конструкції. На Фіг. представлена загальна схема пристрою для дихання гіпоксичними сумішами. На схемі зображено два блоки - дихальний контур І та автоматичний блок управління її. Дихальний контур І містить камеру дихання 1, виконану із двох секцій 2 та 3. До секції 2 приєднаний патрубок для дихання 4, а до секції 3 приєднана герметична еластична ємність 5. Секція 3 розділена перегородкою 6 на дві сполучені частини 7 (видиху) та 8 (вдиху). Між частиною 7 (видиху) та секцією 2 встановлено клапан видиху 9, а в самій частині 7 розміщений адсорбер вуглекислого газу 10, з'єднаний з клапаном видиху 9. Між частиною 8 (вдиху) та секцією 2 встановлений клапан вдиху 11 і частина 8 оснащена датчиком кисню 12. Послідовно з патрубком для дихання 4 розміщено приймач повітряного потоку 13 та приєднувальний елемент 14 (загубник, мундштук, рото-носова маска). Частина 8 камери дихання 1 оснащена клапаном надлишкового тиску повітря 15 та вентилятором повітря 16, з'єднаним з частиною 8 через електромагнітний клапан 17. Вимірювальні прилади, якими оснащена камера дихання 1, та приймач повітряного потоку 13 з'єднані електрично з автоматичним блоком управління II. Пристрій працює таким чином. Для проведення терапевтичного сеансу інтервального гіпоксичного тренування (ГГТ) пацієнт підключається до дихального контуру І пристрою через приєднувальний елемент 14. За допомогою автоматичного блоку управління II (блок II) встановлюється необхідне значення концентрації кисню у гіпоксичній суміші. У процесі сеансу пацієнт дихає повітрям, яке перебуває у дихальному контурі І (контур). При видиху пацієнта повітря проходить через приєднувальний елемент 14 по патрубку 4 в секцію 2 камери дихання 1 і далі повітря проходить послідовно через клапан видиху 9, адсорбер вуглекислого газу 10 та з'єднувальний патрубок 18 і надходить у герметичну еластичну ємність 5. При вдиху пацієнта газова суміш у його легені надходить із герметичної ємності 5, проходячи послідовно через з'єднувальний патрубок 18, частину 8 (вдиху) камери дихання 1, клапан вдиху 11, секцію 2 камери 1, патрубок для дихання 4, приймач повітряного потоку 13 та загубник 14. У процесі дихання ємність 5 змінює свій об'єм, зменшуючи його при вдиху і збільшуючи при видиху. Газова суміш, яка за своїм складом відповідна атмосферному повітрю, стає гіпоксичною за рахунок споживання організмом пацієнта кисню. На виході датчика кисню 12 формується електричний сигнал пропорційний значенню концентрації кисню у газовій суміші та подається на вхід блоку II, де урівнюється із встановленим граничним значенням, необхідним для лікування пацієнта. Зниження концентрації кисню у газовій суміші відбувається доти, поки сигнал з датчика кисню 12 не стане меншим граничного сигналу, встановленого у блоці II. При цьому на виході із блоку II формується електричний сигнал, що відкриває електромагнітний клапан 17 і включає вентилятор 16. Зовнішнє повітря під тиском, утвореним вентилятором 16, попадає у камеру дихання 1, що приводить до підвищення концентрації кисню у дихальному контурі. Якщо концентрація кисню перевищить задану, на виході датчика кисню 12 формується відповідний електричний сигнал, що приводить за допомогою блоку II до відключення вентилятора 16 і закриття електромагнітного клапану 17. Таким чином забезпечується безперервна підтримка заданої концентрації кисню у дихальному контурі пристрою. Надмірний тиск, що утвориться у герметичній ємності 5 у результаті нагнітання повітря вентилятором, скидається через клапан 15 у навколишнє середовище. Наявність між приєднувальним елементом 14 і камерою дихання 1 приймача повітряного потоку 13, з'єднаного пневматичними магістралями з блоком II, дозволяє вести постійний контроль та облік параметрів функції дихання пацієнта. Повітря, що проходить крізь приймач повітряного потоку 13 утворює перепад тиску в останньому, що реєструється датчиком, розташованим на платі виміру перепадів тиску повітряного потоку блоку II. За каліброваною характеристикою датчика визначається поточне значення об'ємної швидкості. Методом інтегрування цих значень визначаються параметри функції дихання пацієнта. Переваги пристрою для дихання гіпоксичними сумішами, що заявляється, порівняно з відомим полягають у наступному: - конструктивне виконання елементів дихального контуру (камери дихання, герметичної еластичної ємності, приймача повітряного потоку) автономними і знімними забезпечує їх повну дезинфекцію та швидку заміну окремих вузлів, або всього дихального контуру при необхідності; це приводить до запобігання можливих інфекційних захворювань у процесі прийняття лікувальних процедур різними пацієнтами; - конструкція камери дихання у поєднанні з іншими елементами пристрою забезпечує одержання стабільної концентрації кисню у газовій гіпоксичній суміші незалежно від величини параметрів легеневої вентиляції пацієнтів, при цьому досягається регулювання концентрації кисню вище 16% при підвищеній точності виміру концентрації; - оснащення пристрою приймачем повітряного потоку забезпечує можливість виміру параметрів функції дихання пацієнта у будь-яких режимах роботи з відображенням результатів діагностики і лікування; - простота конструкції пристрою, його мобільність дозволяє широко використовувати у польових умовах та при наданні швидкої невідкладної допомоги. Таким чином, використання пристрою, що заявляється, дозволяє підвищити ефективність, надійність та гарантувати безпечність терапевтичного сеансу інтервального гіпоксичного тренування.