Автоматизований програмно-апаратний комплекс “гіпотрон-м”

Реферат: Автоматизований програмно-апаратний комплекс "Гіпотрон-М" містить газоаналізатор кисню, адсорбер вуглекислого газу, клапани вдиху і видиху, герметичну еластичну ємність, приєднувальний елемент, автоматичний блок керування та камеру дихання, причому містить пульсоксиметр для визначення сатурації крові та частоти серцевих скорочень пацієнта під час процедур та газоаналізатор вуглекислого газу для визначення концентрації вуглекислого газу в гіпоксичній газовій суміші, дані яких передаються до блока управління, де вони аналізуються. UA 113908 U (12) UA 113908 U UA 113908 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Пропонована корисна модель належить до медичної техніки, зокрема до пристроїв для впливу на дихальну систему пацієнта за допомогою газової гіпоксичної суміші і може бути використана для проведення інтервальних нормобаричних гіпоксичних тренувань для підвищення неспецифічної резистентності організму до екстремальних факторів методом зворотного дихання. Відомо "Устройство для климатотерапии" [А. с. СРСР № 1526688, МПК A61G 10/00, опубл. 07.12.1989 г.], яке складається з повітророзподільної установки у вигляді мембранного апарату з компресором, системи регулювання складу температури та вологості газової суміші, системи контролю стану пацієнта, що складається з датчика частоти пульсу, контрольно-вимірювальної апаратури взаємодіючої з системою регулювання, системи індивідуальної подачі газової суміші та з ізолюючого ліхтаря, із засобами подачі газової суміші та приводом, виконавчий механізм якої пов'язаний з системою контролю стану пацієнта. Недоліком є неможливість досліджувати життєво важливі фізіологічні параметри пацієнта такі, як сатурація крові, хвилинний об'єм дихання, оскільки, відсутні пристрої для визначення цих параметрів. Відомий також пристрій "Гипоксикатор" [Патент РФ № 2074742, МПК А61М16/00, опубл. 10.03.1997], який містить газорозподільний модуль, що складається з послідовно з'єднаних мембранних модулів, двох компресорів, один з яких приєднаний до газорозподільного модулю, а другий - до повітрозабірником зазначеного компресора і до виходу останнього мембранного модуля. Газорозподільний модуль, компресори, вентиль і датчик витрати розміщений в корпусі, вхідний патрубок якого з'єднаний з повітрозабірником основного компресора, а другий вихідний патрубок одним кінцем з'єднаний із засобом, під'єднання до споживача, а іншим - через вентиль і датчик витрати - з першим виходом останнього мембранного модуля. Недоліком даного пристрою є відсутність дослідження стану пацієнта під час процедури. Найбільш близьким до заявленої корисної моделі за технічною суттю та результатом є "Пристрій для дихання гіпоксичними сумішами" [Патент України № 74516, МПК7 А61М16/00, опубл. 15.12.2005], який включає газоаналізатор кисню, адсорбер вуглекислого газу, клапани вдиху і видиху, герметичну еластичну ємність, приєднувальний елемент, автоматичний блок керування та камеру дихання. Недоліком указаного пристрою є неможливість вимірювання показників поточного фізіологічного стану пацієнта, що може призвести до небажаних результатів лікування в міру наближення складу газової суміші до індивідуальної критичної межі та неможливість вимірювання концентрації вуглекислого газу в газовій суміші. У основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення автоматизованого програмноапаратного комплексу "Гіпотрон-М" (АПАК "Гіпотрон-М") шляхом включення в його конструкцію нових елементів, що забезпечать вимірювання таких фізіологічних параметрів пацієнта під час процедури, як сатурація крові та частоти серцевих скорочень, а також забезпечать вимірювання концентрації вуглекислого газу в гіпоксичній газовій суміші. Поставлена задача вирішується тим, що АПАК "Гіпотрон-М", що містить газоаналізатор кисню, адсорбер вуглекислого газу, клапани вдиху і видиху, герметичну еластичну ємність, приєднувальний елемент, автоматичний блок керування та камеру дихання. Новим є те, що він містить пульсоксиметр для визначення сатурації крові та частоти серцевих скорочень пацієнта під час процедур та газоаналізатор вуглекислого газу для визначення концентрації вуглекислого газу в гіпоксичній газовій суміші, дані яких передаються до блока управління, де вони аналізуються. Введення в АПАК "Гіпотрон-М" перерахованих елементів забезпечує підвищення безпеки пацієнта під час дихання гіпоксичною газовою сумішшю та індивідуальний підхід до вибору режиму проведення процедури. Сутність пропонованої корисної моделі пояснюється на кресленнях, де на Фіг. 1 представлена загальна схема АПАК "Гіпотрон-М", а на Фіг. 2 - блок управління. На схемі АПАК "Гіпотрон-М" зображено два блоки - дихальний контур І та блок управління II. Дихальний контур І містить дихальну маску 1, з'єднувальні муфти 2, 4, приймач повітряного потоку 3, шланг дихання 5, камера дихання 6, клапан видиху 7, клапан вдиху 8, ємність з поглиначем вуглекислого газу 9, хомут кріпильний 10, кульок дихальний 11, датчик вуглекислого газу 12, датчик кисню 13, клапан надмірного тиску 14, блок електромагнітного клапана 15, пневматичні магістралі 16 та 17, блок вентилятора 18. Блок управління II призначений для обробки даних, що надходять з датчиків газоаналізаторів і пристроїв, що стежать за фізіологічним станом пацієнта та формування керуючих сигналів, що перемикають клапани для формування та подачі газової суміші відповідно до заданих параметрів. 1 UA 113908 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Блок управління II складається з центральної плати управляння III, блока живлення 26, пульсоксиметра 19, перетворювача інтерфейсу 20, датчика об'ємних витрат повітря 21, підсилювача сигналу датчика перепаду тиску 22, датчика кисню 13, підсилювача сигналу датчика кисню 24, датчика вуглекислого газу 12, підсилювача сигналу датчика вуглекислого газу 25, перетворювача рівнів 23, мікроконтролера 27 з аналого-цифровим перетворювачем 28, блоку управління навантаженням 29 вентилятора 18, пристрою сигналізації 31, перетворювача інтерфейсів 30 для передачі даних через USB- порт на персональний комп'ютер 32. АПАК "Гіпотрон-М" працює наступним чином. При проведенні терапевтичного сеансу пацієнт дихає повітрям, яке знаходиться у камері дихання 6 та дихальному кульку 11. Повітря, яке видихнув пацієнт, проходить крізь дихальну маску 1, приймач повітряного потоку 3, по шлангу дихання 5 потрапляє у камеру дихання 6 та за допомогою клапана видиху 7 потрапляє в ємність з поглиначем вуглекислого газу 9 та потрапляє у дихальний кульок 11, створюючи надлишковий тиск, що приводить до роздування кулька. При вдиху пацієнта повітря проходить зворотній шлях. Під дією вакууму клапан вдиху 8 відчиняється і повітря крізь шланг дихання 5, приймач повітряного потоку 3 та дихальну маску 1 потрапляє у легені пацієнта. Розріджене повітря приводить до здування кулька. Повітря, що проходить через приймач повітряного потоку, утворює перепад тиску на його штуцерах та реєструється датчиком об'ємних витрат повітря 21, що заснований на вимірюванні перепаду тиску при проходженні повітря через діафрагму. Сигнал з електронного дифманометра підсилюється та фільтрується апаратними засобами, після чого подається на аналого-цифровий перетворювач 28 мікроконтролера 27, який виконує програмну фільтрацію, обчислення об'єму вдиху/видиху та вимірювання частоти дихання. Спосіб перетворення значення диференціального тиску у швидкість потоку залежить від конструкції та параметрів вимірювального елементу: трубки або діафрагми. У процесі дихання концентрація кисню у дихальній системі, що замкнена, постійно знижується за рахунок кисню, споживаного організмом пацієнта. Концентрація кисню у камері дихання визначається за допомогою датчика кисню 13, значення якого після підсилення 24 надходить на вхід аналого-цифровий перетворювач 28 мікроконтролера 27 та далі обробляється. Зниження концентрації кисню відбувається доти, доки вона не стане меншою ніж заданий рівень концентрації. При цьому за допомогою блока управління відкривається електромагнітний клапан 15, і зовнішнє повітря під тиском, який утворює вентилятор 18, потрапляє у камеру дихання 6, що призводить до підвищення концентрації кисню. Коли концентрація кисню перевищить задану, електромагнітний клапан закривається. Таким чином, забезпечується безперервна підтримка заданої концентрації кисню. Надмірний тиск, який утворюється у кульку в результаті нагнітання повітря вентилятором, скидається через клапан надмірного тиску 15. Концентрація вуглекислого газу визначається за допомогою датчика вуглекислого газу 12, що допомагає аналізувати зміну в вуглекислого газу в газовій суміші, якою дихає пацієнт та стежити за впливом на зміну стану пацієнта. Пульсоксиметр 19 є самостійним вимірювальним пристроєм, що виконаний у вигляді пальцевого датчика і призначений для контролю сатурації крові киснем та частоти серцевих скорочень пацієнта. Виміряні дані передаються через протокол i2с до мікроконтролера 27 для їх подальшої обробки та виведення на моніторі персонального комп'ютера 32. Переваги АПАК "Гіпотрон-М", що заявляться, порівняно з відомим полягають у наступному: - конструкція камери дихання (додання датчика вуглекислого газу) у поєднанні з іншими елементами пристрою забезпечує одержання стабільної концентрації кисню та визначення концентрації вуглекислого газу у газовій суміші, що дозволить відстежувати поглинаючу здатність адсорбента вуглекислого газу; - оснащення пристрою пульсокиметром дає можливість вимірювати фізіологічні параметри стану пацієнта. Таким чином, використання пристрою, що заявляється, дозволяє підвищити надійність роботи пристрою, розширити його функціональне призначення і створити умови для реалізації індивідуального підходу призначення режимів гіпоксичних тренувань та забезпечити безпеку їх проведення. 55 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 Автоматизований програмно-апаратний комплекс "Гіпотрон-М" містить газоаналізатор кисню, адсорбер вуглекислого газу, клапани вдиху і видиху, герметичну еластичну ємність, приєднувальний елемент, автоматичний блок керування та камеру дихання, який 2 UA 113908 U відрізняється тим, що містить пульсоксиметр для визначення сатурації крові та частоти серцевих скорочень пацієнта під час процедур та газоаналізатор вуглекислого газу для визначення концентрації вуглекислого газу в гіпоксичній газовій суміші, дані яких передаються до блока управління, де вони аналізуються. 3 UA 113908 U Комп’ютерна верстка Т. Вахричева Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4