Патент на изобретение №2201769

(54) АППАРАТ ДЛЯ ДЫХАНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к медицинской технике и может использоваться при получении газовой смеси для нормобарической гипокситерапии с целью профилактики, лечения и реабилитации широкого круга заболеваний. Аппарат для дыхания содержит несколько масок с дыхательными мешками, коллектор, два поглотителя, заполненных адсорбентом, фильтр, блок непрерывной подачи газовой смеси, состоящий из впускного и выхлопного клапанов, установленных на входных патрубках каждого из поглотителей с возможностью поочередного и попарного их перекрытия, обратного клапана, установленного на выходном патрубке каждого из поглотителей, перепускного дросселя для сообщения выходных патрубков поглотителей между собой и дюзы с ресивером, последовательно установленными перед коллектором. Регулятор выполнен в виде трубопровода с дозирующим вентилем для сообщения фильтра с коллектором. Заборник атмосферного воздуха может быть сообщен с источником сжатого воздуха и снабжен компрессором. Технический результат – обеспечение работы в течение неограниченного времени. 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а более конкретно к аппаратам для получения газовых смесей – воздуха, обедненного кислородом (гипоксическая газовая смесь), и воздуха, обогащенного кислородом (гипероксическая газовая смесь).

Изобретение может использоваться, например, для получения газовой гипоксической смеси при нормобарической гипокситерапии, проводимой с целью повышения неспецифической резистентности организма при профилактике, лечении и реабилитации широкого круга заболеваний.

Известен дыхательный аппарат для гипокситерапии, включающий маску, каналы и клапаны вдоха и выдоха, средство для изменения концентрации углекислого газа (СО₂) во вдыхаемой смеси газов, ваыполненное в виде корпуса, вмещающего поглотитель СO₂ с крышкой с заборником атмосферного воздуха [1]. Данный дыхательный аппарат достаточно прост в производстве и использовании, однако в силу конструктивных особенностей не отвечает современным требованиям по обеспечению концентрации кислорода во вдыхаемой газовой смеси на всех режимах эксплуатации.

Известно устройство для лечения и профилактики органов дыхания и кровообращения, включающее маску, дыхательный мешок, трубопроводы вдоха и выдоха и стабилизатор состава и температуры вдыхаемой газовой смеси, выполненный в виде заслонки с фиксирующей ручкой, установленной с возможностью продольного перемещения на прямоугольном атмосферном отверстии – окне [2]. В данном устройстве не предусмотрено средство для изменения концентрации кислорода (O₂) во вдыхаемой смеси газов, что существенно ограничивает его применимость в лечебных целях.

Оба известных технических решения [1, 2], в дополнение к указанным недостаткам, являются средствами только для индивидуального пользования.

Известен аппарат для гипокситерапии, дыхательный контур которого состоит из маски, клапанов вдоха и выдоха, поглотителя, фильтра, дыхательного резервуара, заборника атмосферного воздуха, клапанной коробки и фильтрующей коробки с противобактериальным и противовирусным фильтрами [3]. Недостатком известного аппарата является наличие в нем сменных и одноразовых элементов, что не позволяет использовать его в условиях непрерывного цикла неопределенным количеством пациентов.

Известно также устройство для нормобарической гипокситерапии [4], содержащее компрессор, газоразделительный мембранный аппарат, систему контроля состояния пациента и регулирования состава смеси. Подача смеси к пациентам выполнена в виде маски, соединенной с выходом гипоксического трубопровода через накопительную емкость. Устройство автономно в работе и безопасно в эксплуатации, но, как показала практика, газораспределительный мембранный аппарат, имеющий набор пакетов мембран из полимерных материалов, очень чувствителен к влажности подаваемого в него компрессорного воздуха. При постепенном насыщении влагой мембраны выходят из строя и требуют замены, что равносильно по стоимости замене всего аппарата. Индивидуальный подбор режима дыхания производится по одному пациенту, поскольку на аппарате стоит один газоанализатор и одна система регулирования качества газовой смеси. При индивидуальном режиме изменения концентрации кислорода в газовой смеси газоанализаторы должны быть у каждого пациента. Следовательно, индивидуальный подбор дыхания усложнен.

Известен аппарат для дыхания, выполненный в виде единого канала вдоха-выдоха, образованного маской, дыхательным мешком, заборником атмосферного воздуха с регулятором, поглотителем с присоединенными патрубками и съемным фильтром с противовирусными и противобактериальными элементами [5]. Данная конструкция аппарата обеспечивает удобство и эффективность его использования индивидуальными пользователями в амбулаторных условиях. Указанное известное устройство принято в качестве прототипа, как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату аналог.

Недостатком прототипа является присутствие в нем одноразовых и сменных элементов, о чем свидетельствует наличие съемного одноразового фильтра и необходимость периодической замены поглотителя. Кроме того, аппарат не предназначен для коллективного использования одновременно несколькими пациентами. Таким образом, известное техническое решение практически не может быть применено в условиях стационарного лечебного или профилактического учреждения с массовым потоком пациентов.

Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, который выражается в обеспечении возможности беспрерывной работы аппарата в течение практически неограниченного времени при максимальном сохранении всех положительных свойств прототипа.

В конечном итоге бесперебойная подача дыхательной газовой смеси с постоянными параметрами позволяет использовать аппарат в стационарных условиях при массовом потоке пациентов.

Указанный положительный технический результат достигается тем, что аппарат для дыхания, включающий сообщающиеся между собой маску, дыхательный мешок, заборник атмосферного воздуха с регулятором, фильтр и поглотитель, выполненный в виде заполненного адсорбентом корпуса со входным и выходным патрубками, снабжен по меньшей мере одной дополнительной маской с дыхательным мешком, коллектором для подвода газовой смеси к маскам, дополнительным поглотителем и блоком непрерывной подачи газовой смеси. Основной и дополнительный поглотители расположены таким образом, что их входные патрубки сообщены с заборником атмосферного воздуха через фильтр, а выходные сообщены между собой и с коллектором. Блок непрерывной подачи газовой смеси представляет собой систему из впускного и выхлопного клапанов, установленных на входных патрубках каждого из поглотителей с возможностью поочередного и попарного их перекрытия, обратного клапана, установленного на выходном патрубке каждого из поглотителей, перепускного дросселя для сообщения выходных патрубков поглотителей между собой и дюзы с ресивером, последовательно установленными перед коллектором. Заборник атмосферного воздуха представляет собой трубопровод повышенного давления с элементами для подключения к сети сжатого воздуха, а регулятор – трубопровод с дозирующим вентилем для сообщения фильтра с коллектором.

Преимущественным является вариант исполнения аппарата, в блоке непрерывной подачи газовой смеси которого имеется импульсное временное реле, а каждый впускной и выхлопной клапан выполнен с возможностью срабатывания от управляющих импульсов временного реле. Возможно также оснащение аппарата газоанализатором для контролирования состава газовой смеси, поступающей в коллектор, и заборника атмосферного воздуха последовательно соединенными компрессором и теплообменником. Кроме того, аппарат для дыхания может быть снабжен шумопоглотителем, установленным на выходе каждого выхлопного клапана.

На чертеже изображена принципиальная схема дыхательного аппарата.

Аппарат для дыхания содержит по меньшей мере две маски 1 с дыхательными мешками 2, сообщенные с коллектором 3 для подвода газовой смеси. Основной 4 и дополнительный 5 поглотители выполнены в виде заполненного адсорбентом корпуса со входными 6 и выходными 7 патрубками. Блок 8 непрерывной подачи газовой смеси состоит из двух впускных 9 и 10, двух выхлопных 11 и 12, двух 13 и 14 обратных клапанов, перепускного дросселя 15, дюзы 16 и ресивера 17. Регулятор 18 представляет собой трубопровод с дозирующим вентилем 19. Аппарат имеет фильтр 20, соединенный с заборником 21 атмосферного воздуха, который выполнен в виде трубопровода повышенного давления с запорно-регулирующей арматурой 22 и средством подсоединения 23 к сети сжатого воздуха, а также параллельно может быть оснащен компрессором 24 и теплообменником 25.

В блоке 8 непрерывной подачи газовой смеси может быть установлено электронное импульсное временное реле 26, электрически соединенное со впускными 9, 10 и выхлопными 11, 12 клапанами, причем последние оснащены шумопоглотителями 27. Перед входом в коллектор 3 целесообразно располагается газоанализатор 28.

Аппарат для дыхания работает следующим образом.

Заборник 21 атмосферного воздуха через средство подсоединения 23 подключается к стационарной сети сжатого воздуха. Источником сжатого воздуха может служить также компрессор 24, который производит забор воздуха прямо из атмосферы, при этом запорно-регулирующая арматура 22 обеспечивает непоступление воздуха в заборник 21 через средство подсоединения 23. При компрессорном обеспечении, сжатый воздух охлаждается в теплоообменнике 25, после чего очищается в фильтре 20. Если применяется сетевой сжатый воздух, то он подвергается стабилизации давления посредством запорно-регулирующей арматуры 22. Наличие в аппарате двойного источника сжатого воздуха повышает его применимость и надежность в любых условиях эксплуатации.

Сжатый воздух из фильтра 20, в котором происходит также отделение конденсата, поступает в поглотитель 4 через открытый впускной клапан 9, при этом выхлопной клапан 12 открыт, а клапаны 10 и 11 перекрыты. В поглотителе 4, корпус которого заполнен для получения гипоксической газовой смеси адсорбентом типа УМС (углеродное молекулярное сито), происходит разделение воздуха методом короткоцикловой адсорбции с выделением азота и поглощением ₂. Газовая смесь через патрубок 7, обратный клапан 13, дюзу 16 поступает в ресивер 17 и через коллектор 3 одновременно во все маски 1, снабженные дыхательными мешками 2. Количество пациентов определяется количеством масок 1, но аппарат может функционировать и при полном отсутствии пациентов в холостом режиме. Равномерность раздачи газовой смеси по маскам 1 достигается за счет равного гидравлического сопротивления, регулируемого за счет длины капиллярной трубки от коллектора 3 до маски 1.

Дюза 16, которая представляет собой калиброванное отверстие, позволяет получать максимальную эффективность разделения за счет поддержания оптимального рабочего давления в поглотителе 4 и предотвращает отбор некачественной газовой смеси во время переходных режимов. Ресивер 17 аккумулирует газовую смесь и сглаживает колебания давления в коллекторе 3. Одновременно газовая смесь через патрубок 7 поглотителя 4 и перепускной дроссель 15 подается в корпус поглотителя 5 через его патрубок 7. Происходит продувка частью получаемой в поглотителе 4 газовой смеси адсорбента в поглотителе 5. Перепускной дроссель 15 имеет двухстороннее действие и обеспечивает определенную величину расхода продувочной газовой смеси. При продувке адсорбент в поглотителе 5 регенерируется (восстанавливает способность выделения азота), а поскольку выхлопной клапан 12 открыт, продувочная смесь газов выбрасывается в атмосферу через шумопоглотитель 27. Наличие шумопоглотителя 27 позволяет устанавливать аппарат непосредственно в лечебных кабинетах. После окончания процесса регенерации адсорбента в поглотителе 5, клапан 12 по команде от реле 26 закрывается и поглотитель 5 заполняется продукционной газовой смесью до избыточного рабочего давления 0,4 МПа. Далее по команде от реле 26 одновременно перекрывается клапан 9 и открываются клапаны 10 и 11, при этом происходит по описанному выше циклу продуцирование дыхательной газовой смеси в поглотителе 5 и регенерация адсорбента в поглотителе 4. Длительность цикла составляет примерно сорок секунд и обеспечивается циклограммой функционирования реле 26.

Контроль концентрации О₂ в газовой смеси, поступающей в коллектор 3, обеспечивается газоанализатором 28 со световым или звуковым сигналом минимального и максимального значений.

Находящаяся в ресивере 17 газовая смесь для процесса гипокситерапии содержит 5-6% О₂. Колебания концентрации достигают 0,5% О₂. Рабочая газовая смесь для дыхания пациентов должна содержать 100,5% О₂. Дозирующий вентиль 19 регулятора 18 служит для разбавления газовой смеси, поступающей в коллектор 3, до достижения ею требуемых параметров. Очищенный атмосферный сжатый воздух после выхода из фильтра 20 имеет практически 100% влажность и, проходя через регулятор 18 и дозирующий вентиль 19, смешивается в определенной пропорции с газовой смесью, поступающей из ресивера 17, увеличивая влажность последней до 60-80% и содержание О₂ до 100,5%. Все параметры газовых смесей (давление, расход, влажность, концентрация) устанавливаются при первоначальном пуске аппарата и дальнейшей регулировки не требуют. Все пациенты дышат одинаковой газовой смесью с постоянными параметрами, но по индивидуальному временному режиму. Режим определяется перед каждой процедурой на транскутанном компьютерном аппаратно-программном комплексе “Доктор-А”, входящем в состав лечебного кабинета.

При заполнении корпуса поглотителей 4 и 5 адсорбентами на цеолитах NaX и СаА, аппарат обеспечивает возможность получения гипероксической газовой смеси за счет выделения О₂ и поглощения азота в рабочем цикле. Для процесса оксигенотерапии газовая смесь в ресивере 17 может иметь концентрацию О₂ в пределах от 500,3% до 920,3%. При разбавлении ее атмосферным сжатым воздухом через регулятор 18, снижается содержание О₂ и повышается ее относительная влажность. Контрольное значение нижнего и верхнего пределов концентрации О₂ устанавливается на газоанализаторе 28 и в аварийных случаях световой или звуковой сигнал сообщает медицинскому персоналу о происшедших изменениях.

Таким образом, аппарат для дыхания позволяет непрерывно получать из атмосферного воздуха как гипоксическую, так и гипероксическую газовую смесь со строго заданными параметрами. При этом аппарат не нуждается в текущей настройке, регулировке и обслуживании и обеспечивает возможность индивидуального режима дыхания одновременно для нескольких пациентов.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1599026, кл. А 61 М 16/00, 1990 г.

2. Авторское свидетельство СССР 1607817, кл. А 61 М 16/00, 1991 г.

3. Патент СССР 1826918, кл. А 61 М 16/00, 1991 г.

4. Патент РФ 2019199, кл. А 61 М 16/10, A 61 Q 10/10, 1990 г.

5. Патент РФ 2040279, кл. А 61 М 16/00, 1992 г. – прототип.

Формула изобретения

1. Аппарат для дыхания, включающий сообщающиеся между собой маску, дыхательный мешок, заборник атмосферного воздуха с регулятором, фильтр и поглотитель, выполненный в виде заполненного адсорбентом корпуса со входным и выходным патрубками, отличающийся тем, что он снабжен по меньшей мере одной дополнительной маской с дыхательным мешком, коллектором для подвода газовой смеси к маскам, дополнительным поглотителем и блоком непрерывной подачи газовой смеси, при этом поглотители установлены таким образом, что их входные патрубки сообщены с заборником атмосферного воздуха через фильтр, а выходные сообщены между собой и с коллектором, блок непрерывной подачи газовой смеси выполнен в виде впускного и выхлопного клапанов, установленных на входных патрубках каждого из поглотителей с возможностью поочередного и попарного их перекрытия, обратного клапана, установленного на выходном патрубке каждого из поглотителей, перепускного дросселя для сообщения выходных патрубков поглотителей между собой и дюзы с ресивером, последовательно установленными перед коллектором, заборник атмосферного воздуха выполнен в виде трубопровода повышенного давления, а регулятор – в виде трубопровода с дозирующим вентилем для сообщения фильтра с коллектором.

2. Аппарат для дыхания по п.1, отличающийся тем, что он снабжен установленным в блоке непрерывной подачи газовой смеси импульсным временным реле, а каждый впускной и выхлопной клапан выполнен с возможностью срабатывания от управляющих импульсов временного реле.

3. Аппарат для дыхания по п.2, отличающийся тем, что заборник атмосферного воздуха снабжен последовательно соединенными компрессором и теплообменником.

4. Аппарат для дыхания по п.3, отличающийся тем, что он снабжен газоанализатором для контролирования состава газовой смеси, поступающей в коллектор.

5. Аппарат для дыхания по п.4, отличающийся тем, что он снабжен шумопоглотителем, установленным на выходе каждого выхлопного клапана.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 15.03.2007

Извещение опубликовано: 27.02.2008 БИ: 06/2008