УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТЕРИЛИЗАЦИИ ВОЗДУХА
AIR STERILISATION APPARATUS

Изобретение относится к медицине, более конкретно - к медицинскому оборудованию и может быть использовано для лечения различных открытых ран (ожоги, резано-колотые раны и т.д.) бесповязочным способом в условиях стерильной воздушной (абактериальной) среды с регулируемыми параметрами микроклимата.
Известны аналоги предлагаемого изобретения, например устройство для температурной стабилизации и стерилизации воздуха, описанное в а.с. СССР №289814, МПК А61L 9/00, опубл. 5.12.1975 г., содержащее компенсационную камеру, подогреватель воздуха, стерилизатор с бактерицидными источниками облучения, нагнетатель воздуха. Недостатком данного устройства является то, что оно не обеспечивает достаточной степени очистки воздуха, поскольку уничтожает бактерии, но не задерживает пылевые частицы и не создает избыточного давления в зоне раны, что дает возможность проникновения загрязненного воздуха помещения в эту зону. Эти недостатки устройства не позволяют достигнуть стерильности воздушной среды в области раны, что не способствует эффективности лечения.
Известно также устройство для стерилизации оперируемого участка, описанное в патенте СССР №542450, МПК A61L 9/00, опубл. 5.01.1977 г., содержащее фильтры предварительной и окончательной очистки воздуха, размещенные в корпусе, который соединен с изолятором гибким воздуховодом, и источник сжатого воздуха. Недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает необходимую степень стерилизации воздуха и оптимальный режим микроклимата в районе поверхности раны, поскольку в нем не предусмотрена возможность очистки воздуха от бактерий и обогрева зоны раны, что может приводить к замедлению процесса заживления, а также к повышению вероятности инфицирования раны с возможным последующим рецидивом.
Известно устройство для очистки воздуха, описанное в патенте RU 2340360, МПК A61L 9/00, содержащее корпус, вентилятор, камеру обработки воздуха УФ-излучением, содержащую источник УФ-излучения, и НЕРА-фильтр. Устройство также содержит средства для регулирования параметров воздушного потока (скорость, влажность, температура) и источника УФ-излучения (выходная мощность и температура). Кроме того, устройство снабжено датчиком микроорганизмов, подключенным к устройству обработки данных, управляющему функционированием устройства для очистки воздуха, и блоком охлаждения, предназначенным для охлаждения и/или осушки потока воздуха. Недостатком данного устройства является то, что оно не создает необходимых микроклиматических условий воздушной среды вблизи раны (избыточное давление и температура), что дает возможность проникновения загрязненного воздуха из помещения на поверхность раны, что может вызвать ее инфицирование.
В качестве прототипа как наиболее близкого по своей технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому устройству, выбрано устройство для стерилизации воздуха по заявке RU 96119238, МПК A61L 9/00, включающее фильтры предварительной и окончательной очистки воздуха, размещенные в корпусе, соединенном с изолятором гибким воздуховодом, при этом в корпусе дополнительно расположены бактерицидный облучатель, подогреватель воздуха, оснащенный регулятором температуры, и вентилятор, снабженный двигателем с плавной регулировкой скорости вращения. Данное устройство позволяет создать вокруг раны стерильную воздушную среду с регулируемыми параметрами микроклимата (скорость течения воздуха над поверхностью раны, температура воздушной среды и некоторое избыточное давление в полости изолятора), однако ему присущи следующие недостатки.
Во-первых, на отдельных стадиях лечения раны необходимо в окружающей ее стерильной воздушной среде существенно поднять содержание кислорода (так называемый метод оксигенации тканей), что приводит к ускорению процесса заживления раны. При этом содержание кислорода должно находиться в определенном диапазоне (например, 42-45% в продуваемом через изолятор воздухе) в течение некоторого промежутка времени (несколько часов). Конструкция прототипа не позволяет осуществлять контроль содержания кислорода в продуваемом через изолятор воздухе.
Во-вторых, подаваемый в изолятор кислород частично выбрасывается через клапан, установленный на изоляторе (см. материалы описания прототипа, стр.4 и стр.5), вследствие чего повышается содержание кислорода в помещении палаты, что может отрицательно сказаться на самочувствии находящихся в ней пациентов.
В-третьих, в конструкции прототипа не предусмотрена возможность подачи внутрь изолятора лекарственных средств, необходимых в отдельные периоды лечения раны.
В-четвертых, при помощи регулятора скорости вращения двигателя (см. стр.6 описания прототипа) изменить давление в полости изолятора невозможно, поскольку его величина определяется величиной, при которой срабатывает клапан изолятора. В связи с этим проведение массажа пораженной зоны для улучшения ее кровоснабжения путем циклического повышения и понижения давления в полости изолятора в прототипе невозможно, поскольку для этого необходимо иметь клапан с регулируемым давлением срабатывания клапана.
Указанные недостатки существенно ограничивают функциональные возможности устройства-прототипа, что, в свою очередь, снижает эффективность лечения ран.
Задачей, решаемой настоящим изобретением, является расширение функциональных возможностей устройства для стерилизации воздуха для повышения эффективности лечения ран.
Достигается это тем, что в известном устройстве для стерилизации воздуха, содержащем размещенные в герметичном корпусе последовательно друг за другом фильтр предварительной очистки воздуха, вентилятор, снабженный двигателем с плавной регулировкой скорости вращения, бактерицидный облучатель, подогреватель воздуха с регулятором температуры, фильтр окончательной очистки воздуха, выпускной патрубок устройства со стыкуемым к нему гибким воздуховодом, соединенным с полостью изолятора, и клапан прямого действия, установленный на изоляторе, согласно изобретению:
- выпускной патрубок устройства выполнен с боковым отводом;
- клапан прямого действия выполнен с возможностью регулирования величины давления срабатывания клапана;
- клапан прямого действия выполнен с возможностью присоединения к нему дополнительного гибкого воздуховода, стыкуемого с боковым отводом выпускного патрубка;
- на гибком воздуховоде вблизи места его стыковки с изолятором установлен герметичный штуцер для подачи лекарственных средств в полость изолятора.
Кроме этого, устройство содержит датчик контроля содержания кислорода в потоке стерильного воздуха, устанавливаемый на выходном патрубке.
Кроме этого, устройство содержит датчик температуры потока стерильного воздуха, устанавливаемый за фильтром окончательной очистки воздуха по потоку.
Кроме этого, устройство содержит контроллер, электрически связанный с датчиком контроля содержания кислорода, датчиком температуры, клапаном прямого действия изолятора и панелью управления.
Суть изобретения поясняется на фиг.1, на которой схематично показано заявляемое устройство в разрезе, и фиг.2, где приведен вариант исполнения выпускного патрубка. Устройство для стерилизации воздуха содержит герметичный корпус 1, в стенках которого расположены всасывающее отверстие 2 и выпускной патрубок 3 с боковым отводом 4. Внутри корпуса 1 размещены последовательно друг за другом фильтр предварительной очистки 5 воздуха, вентилятор 6, снабженный двигателем 7 с плавной регулировкой скорости вращения, бактерицидный облучатель 8, подогреватель 9 воздуха с регулировкой температуры, фильтр 10 окончательной очистки воздуха. Через выпускной патрубок 3 устройство соединено гибким воздуховодом 11 с изолятором 12, который снабжен клапаном 13 прямого действия, выполненным с регулируемой величиной давления срабатывания клапана. Посредством патрубка 14 клапан 13 может быть соединен дополнительным гибким воздуховодом 15 с боковым отводом 4 выпускного патрубка 3. На выходном патрубке 3 может устанавливаться датчик 16 контроля содержания кислорода в потоке стерильного воздуха. На воздуховоде 11 вблизи места его стыковки с изолятором 12 установлен герметичный штуцер 17 для подачи лекарственных средств, например аэрозолей в полость изолятора 12. За фильтром окончательной очистки воздуха по потоку установлен датчик температуры 18 стерильного воздуха. Устройство может содержать контроллер 19, электрически связанный с датчиком 16 контроля содержания кислорода, датчиком температуры 18 и клапаном прямого действия 13 изолятора 12. Корпус 1 устройства помещен в декоративный кожух 21, на котором размещена панель управления 20, электрически связанная с контроллером 19, и перфорированная решетка 22. В изолятор 12 помещается раненная часть тела человека, например рука 23 или тело человека целиком. Движение воздуха внутри устройства показано стрелками.
Корпус 1 выполнен герметичным из нержавеющей стали с оклейкой снаружи шумоглушащим материалом.
Фильтр 5 предварительной очистки воздуха выполняется из супертонкого полипропиленового или другого подобного нейтрального материала и предназначен для задержки крупных пылевых частиц размером более 0,5 мкм. Вентилятор 6 способен создавать избыточное давление воздуха от 200 до 1600 Па при помощи электродвигателя 7, который с помощью регулятора имеет возможность развивать скорость вращения от 3 до 7 тысяч об/мин.
Бактерицидный облучатель 8 представляет собой, например, ультрафиолетовую лампу, а фильтр 10 окончательной очистки выполнен, например, в виде фильтра типа «НЕРА», степень очистки которого по частицам более 0,3 мкм составляет 99,997%. Воздуховоды 11 и 15 представляют собой гибкие гофрированные шланги, а изолятор 12 - прозрачный пленочный мешок, который можно надеть на пораженный участок тела (на ногу, на руку) или полностью поместить в него больного.
Работа заявляемого устройства происходит следующим образом.
Пораженную часть тела, например руку 23, помещают в прозрачный изолятор 12. Рассмотрим далее работу устройства без применения лекарственных препаратов, подаваемых через штуцер 17 в полость изолятора 12 и без подачи дополнительного кислорода, который берут из баллона либо внутрибольничной магистрали и подают к всасывающему отверстию 2. Воздуховод 15 в этом случае отстыковывают от патрубка 14 и бокового отвода 4, при этом отверстие бокового отвода 4 закрывают герметичной крышкой (на фиг.1 не показано). Атмосферный воздух поступает через перфорированную решетку 22 и всасывающее отверстие 2 в корпус 1 устройства. Через фильтр 5 предварительной очистки воздуха он подается вентилятором 6 в зону расположения облучателя 8, где происходит его обеззараживание и нагрев подогревателем 9 до необходимой температуры (примерно, до 40°C). Очищенный, обеззараженный и нагретый воздух подается далее в фильтр 10 окончательной очистки, после которого он по воздуховоду 11 поступает в изолятор 12, в котором расположена, например, пораженная рука 23. Из изолятора 12 стерильный воздух выпускается в атмосферу через клапан 13 прямого действия. В изоляторе 12 создается некоторое избыточное давление за счет выбора величины давления срабатывания клапана 13 и числа оборотов вентилятора 6, например 0,4 кПа, которое поддерживается необходимый при выбранной методике лечения промежуток времени (например, несколько часов, суток и т.д.). Избыточное давление в изоляторе 12 препятствует проникновению загрязненного внешнего воздуха, вследствие чего в зоне раны создаются условия стерильной воздушной среды с задаваемыми с панели управления 20 параметрами микроклимата в полости изолятора 12 (температура, скорость потока стерильного воздуха и величина избыточного воздуха). Благодаря тому что клапан 13 выполнен с возможностью регулирования величины давления срабатывания клапана, может быть сделан массаж пораженной зоны. Для этого с помощью контроллера 19 задают программу циклического повышения и понижения давления внутри изолятора 12 в зависимости от времени (это возможно путем изменения величины давления срабатывания клапана 13). Например, в течение 5 минут задают избыточное давление в полости изолятора 12, равное 300 Па, затем в течение последующих 5 минут давление, равное 1250 Па, и т.д. Циклическое изменение величины давления в полости изолятора улучшает кровоснабжение пораженного участки тела (усиливается приток артериальной крови и отток венозной крови), что ускоряет процесс регенерации кожных покровов раны. Отметим, что работа устройства без применения подачи лекарственных препаратов и без подачи дополнительного кислорода происходит следующим образом: устройство забирает внешний воздух, очищает, нагревает и стерилизует его, подает по воздуховоду в изолятор и через клапан, расположенный на изоляторе, выбрасывает в помещение палаты.
Рассмотрим теперь работу устройства в случае применения лекарственных препаратов, подаваемых в виде аэрозолей в полость изолятора 12 через штуцер 17, и обогащения воздуха кислородом, подаваемым из баллона либо внутрибольничной магистрали во всасывающее отверстие 2. В этом случае к боковому отводу 4 и патрубку 14 стыкуется дополнительный воздуховод 15, а работа устройства происходит следующим образом. Окружающий воздух вместе с дополнительным чистым кислородом засасывается в отверстие 2, очищается фильтром 5 предварительной очистки и подается вентилятором 6 в зону расположения облучателя 8, где происходит его обеззараживание и нагрев нагревателем 9 до необходимой температуры. Далее воздух проходит через фильтр 10 окончательной очистки воздуха, после которого он по гибкому воздуховоду 11 подается в изолятор 12, из которого через клапан 13, патрубок 14 и дополнительный воздуховод 15 возвращается в выпускной патрубок 3 и, смешиваясь со стерильным воздухом, приходящим из устройства, снова поступает в гибкий воздуховод 11, затем в изолятор 12 и т.д. В результате стерильный воздух, обогащенный кислородом, циркулирует по замкнутому контуру без его выброса в атмосферу палаты, в которой находятся больные. Содержание кислорода в циркулирующем воздухе контролируется датчиком 16 и его процентное соотношение может быть повышено либо понижено. С целью исключения попадания стерильного воздуха, исходящего из устройства в боковой отвод 4, конструкция выпускного патрубка 3 может быть выполнена так, как показано на фиг.2. Внутри выпускного патрубка 3 устанавливается полая цилиндрическая вставка 25 с меньшим диаметром, чем диаметр выпускного патрубка 3. При этом отверстие бокового отвода 4 перекрывается поверхностью вставки 25, а воздух из дополнительного воздуховода 15 проходит через цилиндрический зазор 24 в воздуховод 11.
При подаче лекарственных средств в виде аэрозолей через штуцер 17 стерильный воздух, насыщенный лекарственными средствами, также циркулирует по замкнутому контуру «патрубок 3 - воздуховод 11 - изолятор 12 - клапан 13 - воздуховод 15 - патрубок 3», вследствие чего лекарственные средства не попадают в воздушную среду палаты. Кроме этого, стерильный воздух, насыщенный лекарственными препаратами, не проходит через фильтр окончательной очистки 10, что может засорить его и вывести из строя, что сокращает срок службы устройства.
За ходом лечения и изменением внешнего вида раны наблюдают через прозрачную пленку изолятора 12, не прерывая процесса лечения и не травмируя больного.
Расширенные функциональные возможности заявляемого устройства для стерилизации воздуха, а именно насыщение стерильного воздуха кислородом с контролем его содержания, подача в изолятор лекарственных препаратов без их проникновения в воздух палаты и возможность проведения массажа раневой поверхности за счет применения клапана с регулируемой величиной давления срабатывания клапана, существенно повышают эффективность лечения открытых раневых поверхностей без использования перевязочных материалов.
Проведенные патентные исследования показали, что предлагаемое устройство неизвестно и не следует явным образом из уровня техники, т.е. соответствует критериям «новизны» и «изобретательский уровень». Устройство состоит из известных узлов и деталей и может быть изготовлено на стандартном оборудовании, выпускаемом отечественной промышленностью, т.е. соответствует критерию «промышленная применимость».
Заявителем изготовлена опытная партия устройств, краткие клинические испытания которых проведены в Институте хирургии им. А.В.Вишневского Российской Академии Медицинских Наук (г.Москва). Институтом выдано положительное заключение о высоких технических характеристиках устройства и эффективности его применения при лечении раневых поверхностей как в стационарных (больницы, госпитали), так и в военно-полевых условиях. В настоящее время заявителем проводится подготовка для серийного выпуска заявляемого устройства.
Учитывая изложенное, заявитель считает, что предлагаемое им устройство может быть защищено патентом на изобретение.