Способ формирования дыхательной газовой смеси и аппарат для его осуществления - RU2072241C1

Описание

Изобретение относится к медицине и средств медицинской техники и может применяться в медицинской практике при лечении ряда заболеваний с помощью газовых дыхательных смесей, в том числе и в аварийных ситуациях.

Известен способ получения газовой смеси для прерывистой нормобарической гипоксии, включающий обеднение атмосферного воздуха по кислороду путем его сжатия в компрессоре до 0,3-1,5 МПа и пропускания через полимерную мембрану, выполненную из полых волокон, и последующую подачу смеси через расходомер, увлажнитель и маску с дыхательным клапаном пациенту, и устройство для осуществления этого способа, включающее, дыхательный мешок, маску с дыхательным клапаном, в которую по трубопроводам подают приготовленную газовую смесь, компрессор, полимерную мембрану, увлажнитель, расходомер, газоанализатор [1]
Наиболее близким к предложенному изобретению является способ формирования дыхательной газовой смеси путем смешивания подаваемых по трубопроводу сжатых газов с последующей регулируемой подачей газовой смеси к маске и аппарат, в котором реализуется этот способ, содержащий устройство для получения газовой смеси с источником сжатого газа, соединенным трубопроводами через регуляторы состава и расхода газовой смеси, дыхательный мешок, клапаны вдоха и выдоха с маской, кислородный газоанализатор и блок управления [2]
Недостатком известных способа и устройства является недостаточная эффективность лечения за счет использования в качестве дыхательной газовой смеси воздушной (азотнокислородной) смеси, что ограничивает их область применения в медицине.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, повышение эффективности лечения с помощью изменения качественного состава вдыхаемых газовых смесей и экономия расхода газов.

Это достигается тем, что в известном способе формирования дыхательной газовой смеси последняя подается циркуляционным потоком с объемной скоростью циркуляции 3-120 л/мин и с очисткой ее от углекислого газа, влаги и вредных микропримесей и возможностью регулирования температуры газовой смеси на вдохе в диапазоне (-10)+(+130)^oС, при этом осуществляют подачу к маске бинарных и многокомпонентных газовых смесей различного качественного и количественного состава, причем газовые смеси включают кислород и по меньшей мере один из следующих газов с процентным содержанием в смеси до 95% гелий, и/или аргон, и/или неон, и/или криптон, и/или ксенон, и/или радон, и/или азот, и/или закись азота, и/или шестифтористая сера или их смесь, а также тем, что в дыхательную смесь могут вводить лекарственные препараты и тем, что могут осуществлять регулирование содержания углекислого газа на вдохе в диапазоне 0,0001-5% причем для этой цели используют выдыхаемый углекислый газ, кроме того, могут снижать сопротивление вдоху путем нагнетания давления, а также улучшать условия поглощения СО₂ путем искусственного увеличения скорости прохождения газовой смеси через слой сорбента, и при этом можно регулировать содержание СО₂ на вдохе путем разветвления выдыхаемого потока газовой смеси на две части, одну из которых направляют через объем поглотителя, а другую в обход него.

Также, поставленная задача решается тем, что в известном аппарате устройство для получения газовой смеси выполнено в виде емкостей со сжатым кислородом и по меньшей мере с одним из следующих газов: гелием, и/или аргоном, и/или неоном, и/или криптоном, и/или ксеноном, и/или радоном, и/или азотом, и/или закисью азота, и/или шестифтористой серой или их смесью, соединенных с дыхательным мешком посредством трубопроводов с запорной арматурой, причем по крайней мере емкость со сжатым кислородом снабжена клапаном, дистанционно управляемым от блока управления, а аппарат снабжен циркуляционным контуром, образованным соединенными трубопроводами дыхательным мешком, побудителем расхода, регулятором температуры и по меньшей мере одним поглотителем выдыхаемых пациентом в аппарат углекислого газа, влаги и вредных микропримесей, при этом циркуляционный контур связан с кислородным газоанализатором и дополнительно снабжен газоанализатором на углекислый газ и измерителем температуры, образующим вместе с кислородным газоанализатором измерительный блок, электрически соединенный с блоком управления, а маска посредством трубопроводов с клапанами подключена к циркуляционному контуру, а также тем, что к трубопроводу, подающему газовую смесь к маске, между клапаном вдоха и маской может быть подсоединен ингалятор для подачи лекарственных препаратов или влаги, а поглотитель углекислого газа может быть шунтирован дополнительным трубопроводом с запорной арматурой для подачи части газового потока, обогащенного углекислым газом в обход поглотителя к дыхательному мешку, а трубопровод на линии выдоха может быть снабжен переключателем газового потока для обеспечения возможности работы аппарата по открытому циклу, причем поглотитель может быть выполнен регенерируемым и снабжен устройством для тепловой регенерации, при этом аппарат может содержать устройство для очистки газов от микрофлоры, включенное в трубопровод на линии выдоха газовой смеси, а циркуляционный контур может содержать обратный клапан, предотвращающий реверсирование газового потока, причем аппарат может быть снабжен устройством для определения основного обмена при дыхании пациента, а дыхательный мешок предохранительным клапаном с регулируемой установкой давления.

Предлагаемый способ формирования дыхательной газовой смеси предполагает применение достаточно дорогостоящих газов, особенно гелия, а осуществление циркуляции совместно с регенерацией заданной смеси с помощью предлагаемого аппарата является наиболее экономичным и эффективным, т.к. сводит потери газов к минимуму. Это подтверждает то, что предлагаемые способ и аппарат объединены единым изобретательским замыслом и образуют группу изобретений. Использование изобретения позволяет получить технический эффект, который заключается в том, что использование газов, отличных по свойствам от воздуха, позволяет получить высокий терапевтический эффект, а подача газов циркуляционным потоком и их регенерация позволяет использовать газовую смесь эффективно и экономично, при этом эффективность использования повышается за счет регулирования температуры смеси и ингаляции лекарственных препаратов.

Возможность применения в смеси различных газов позволяет оказывать медицинскую помощь пострадавшим при переохлаждении за счет чрезвычайно высокой теплопроводности гелия. А использование, например, закиси азота позволяет снять боли при ранении, а также использовать аппарат в качестве наркозного при хирургических операциях.

Изобретение поясняется чертежом, где дана схема аппарата для формирования дыхательной смеси, с помощью которой осуществляют способ.

Аппарат содержит устройство для получения газовой смеси в виде емкости со сжатым кислородом (О ) 1 с вентилем 2, а также по крайней мере одной емкости 3 с вентилем 4, содержащей один из следующих газов: гелий, закись азота, шефтифтористую серу, а так же другие газы Rn, Хе, Кr, Аr, Nе, N₂) или их смеси. Емкости 1 и 3 соединены с дыхательным мешком 5 посредством трубопроводов 6. Емкость 1, содержащая О₂, имеет управляемый клапан 7, подключенный к блоку управления 8. Также аппарат содержит побудитель расхода 9, регулятор температуры 10, поглотители, выделяемых пациентом в аппарат углекислого газа 11, влаги и вредных микропримесей 12, соединенных трубопроводом 13 между собой и с дыхательным мешком с образованием замкнутого циркуляционного контура. Этот контур также снабжен газоанализатором кислорода и углекислого газа, соответственно 14 и 15, и измерителем температуры 16, образующими измерительный блок параметров газовой смеси, электрически соединенный с блоком управления 8. К циркуляционному контуру через клапаны вдоха 17 и выдоха 18 подключена маска 19 посредством трубопровода 20. Между клапаном вдоха 17 и маской 19 может быть установлен ингалятор 21 для подачи лекарственных препаратов или влаги, подключенный к блоку управления 8. Поглотитель СО₂ 11 может быть снабжен обводным трубопроводом 22 с управляемым вентилем 23, подсоединенным к блоку управления 8 для подачи части газового потока, обогащенного СО₂ в обход поглотителя 11 к дыхательному мешку 5. В циркуляционном контуре на линии выдоха может быть установлен переключатель газового потока 24 для обеспечения работы аппарата по открытому циклу, а также устройство для очистки газов от микрофлоры 25. Также в циркуляционный контур аппарата может быть включен обратный клапан 26, наличие которого обеспечивает нужную направленность газового потока в циркуляционном контуре (через фильтры 12 и 11) и предотвращает заполнение дыхательного мешка 5 неочищенной газовой смесью, то есть предотвращает реверсирование газового потока.

Дыхательный мешок 5 может быть снабжен предохранительным клапаном 27 с регулируемой уставкой давления, что позволяет обеспечить сохранность дыхательного мешка при заполнении его сжатыми газами за счет регулирования давления внутри мешка.

Поглотитель углекислого газа 11 может быть выполнен регенерируемым, например с устройством для тепловой регенерации.

Поглощение углекислого газа происходит при прохождении влажной газовой смеси через поглотитель 11, например по реакции:
К₂СО₃ + СО₂ + Н₂О ---> 2KHCO₃.

При нагревании поглотителя 11 до температуры 220 240^oC протекает обратная реакция:
2KHCO ---> K₂CO₃ + CO₂ + H₂O,
сопровождающаяся выделением в окружающую среду углекислого газа и паров воды, а также восстановлением поглотительных свойств сорбента, т.е. после тепловой регенерации поглотитель 11 может быть использован многократно.

В других вариантах может быть использован поглотитель других химических составов (твердый цеолиты, жидкий амины), но обеспечивающий его регенерацию.

Аппарат может быть снабжен устройством для определения основного обмена при дыхании пациента, который включает определение количества вдыхаемой смеси и количества потребляемого кислорода и выдыхаемого углекислого газа (СО₂), что позволяет следить за состоянием пациента и в зависимости от него назначать количественный и качественный состав дыхательной смеси и ее температуру.

Способ формирования дыхательной смеси с помощью аппарата осуществляют следующим образом.

Предварительно на газоанализаторах 14 и 15, регуляторе температуры 10 и блоке управления 8 задается требуемое содержание кислорода и углекислого газа и температура смеси.

В исходном положении все вентили 2, 4 емкостей 1, 3 со сжатыми газами закрыты, блок управления 8 и измерительный блок параметров газовой среды включены, а отверстие в маске 19 перекрыто, например, заглушкой (на схеме не показана). Из емкости 3 со сжатым газом, например, с гелием, через понижающий редуктор (на схеме не показан), вентиль 4 и трубопровод 6 гелий подается в дыхательный мешок 5 и наполняет его. Избыточная часть газа сбрасывается в атмосферу. Включается побудитель расхода 9, в результате чего гелий начинает циркулировать по замкнутому кругу, проходя через регулятор температуры 10, поглотитель вредных микропримесей 12 и поглотитель СО₂ 11. Затем открывают вентиль 2 подачи кислорода, который поступает в дыхательный мешок 5 и перемешивается с гелием. По мере поступления кислорода, концентрация его повышается, за чем наблюдают с помощью газоанализатора 14. Когда концентрация О₂ достигнет заданной величины, блок управления 8 закрывает управляемый клапан 7, и поступление О₂ прекращается. После этого включается регулятор температуры 10, который доводит температуру газовой смеси до заданной величины, которая может изменяться от -10 до +130^oС. Затем с маски 19 снимают заглушку, плотно укрепляют маску 19 на лице пациента и начинают сеанс лечения.

При вдохе через клапан вдоха 17 пациенту подают, например, подогретую гелиево-кислородную смесь, причем содержание гелия или иного газа в смеси с О₂ может изменяться до 95%
Благодаря чрезвычайной высокой текучести и теплопроводности гелия создаются условия для прогрева организма, а также облегчается легочная вентиляция. Кроме того, варьируя содержание кислорода в смеси, проводят лечение в условиях гипероксии, нормоксии и гипоксии.

Использование побудителя расхода 9 путем нагнетания давления снижает при необходимости газодинамическое сопротивление при вдохе, что особенно важно при тяжелом состоянии больного, сопровождающимся затрудненным дыханием.

В аппарате предусмотрена также возможность создания гиперкапнических условий за счет управляемого разветвления выдыхаемого газового потока на две части, одна из которых направляется в поглотитель 11 СО₂, а другая минует его. В том случае, когда весь газовый поток проходит через поглотитель 11, концентрация СО₂ на вдохе близка к нулю. Наконец, предусмотрена возможность воздействия на организм фармпрепаратов, которые могут подаваться через ингалятор 21 в трубопровод 20 между клапаном вдоха 17 и маской 19.

Выдыхаемый газ, обогащенный СО₂, влагой, вредными микропримесями и микрофлорой, вначале проходит через устройство для очистки от микрофлоры 25, а затем через клапан выдоха 18 подается в поглотитель 11, который снабжен обводной линией с управляемым вентилем 23 для регулирования содержания СО₂ на вдохе (от 0,0001 до 5%), и далее через дыхательный мешок 5 и побудитель расхода 9 газовая смесь поступает на газоанализатор 14. Использование таких смесей (с повышенным содержанием СО₂ - гиперкапнические смеси) позволяет, например улучшить снабжение О₂ кровеносных сосудов головного мозга.

Вследствие того, что гелий в организме практически не усваивается, а О₂ потребляется в пределах 7-200 л/мин (в зависимости от физических нагрузок, состояния организма и других факторов), газоанализатор О₂ 14 может показать, что содержание О₂ в газовой смеси ниже заданного. В результате этого через блок управления 8 на управляемый клапан 7 поступает сигнал на открытие и дозирование кислорода. Поступление кислорода в циркуляционный контур происходит до достижения его концентрации заданного значения, после чего управляемый клапан 7 закрывается. Объемная скорость циркуляции газовой смеси по замкнутому контуру составляет 3-120 л/мин в соответствии с потребностью пациента.

Таким образом, использование предлагаемых способа формирования газовых смесей и аппарата позволяет оказывать эффективную медицинскую помощь больным и пострадавших в аварийных ситуациях и в быту.

Реферат

Использование: изобретение применяется в медицинской практике при лечении заболеваний с помощью дыхательных газовых смесей. Сущность изобретения: газовую смесь подают циркуляционным потоком с объемной скоростью циркуляции 3-120 л/мин с очисткой и регулированием температуры смеси, качественного и количественного состава газовой смеси. При этом в лекарственную смесь возможно введение лекарственных препаратов, а также осуществление регулирования содержания углекислого газа. Аппарат содержит циркуляционный контур, образованный трубопроводами для подсоединения к дыхательному мешку, побудитель расхода, регулятор температуры и по меньшей мере один поглотитель углекислого газа. Контур связан с кислородным газоанализатором и дополнительно снабжен анализатором на углекислый газ. Измеритель темпераратуры образует с кислородным газоанализатором измерительный блок, электрически соединенный с блоком управления. К контуру подсоединена ма ка для пациента. 2 с.п., 13 з.п.ф. , 1 ил.

Формула