УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНГАЛЯЦИИ

Полезная модель относится к медицине и может быть использована в наркологии, психиатрии, неврологии, пульмонологии, терапии, при лечении профессиональных заболеваний, профилактической медицине, при реабилитации и восстановлении организма после болезни, а также после изнурительной умственной и физической нагрузок.
Применение инертных газов в медицине в настоящее время находит все более широкое распространение. Хорошо известно использование кислородно-гелиевой смеси, путем ингаляции для лечения заболеваний легких, согревания организма при переохлаждении (2), кислородно-ксеноновой смеси для лечения наркотической зависимости, заболеваний центральной нервной системы (1,3).
В то же время основным препятствием к широкому внедрению благородных газов в практику является использование дорогостоящей техники, большая стоимость инертных газов, особенно ксенона, что делает процедуру ингаляции для лечения недоступной для большей части населения.
Известно устройство аутоанальгезии ксенон-кислородной смесью, по которому пациенту самостоятельно предлагается вдыхать ксенон-кислородную смесь в соотношении ксенона к кислороду в об.% от 30-70 до 50-50 до купирования болевого синдрома (RU пат №2271815, оп. 20.03.2006)
В устройстве, используемом для осуществления данного способа, дыхательный контур ограничен объемом 3 литра, а отсутствие дополнительного выхода для увеличения емкости до 5-6 литров приводит к большему расходу ксенона, за счет дополнительной подачи смеси из баллона и сброса его в атмосферу без учета процентного содержания ксенона в контуре.
Отсутствие газоанализатора, осуществляющего контроль за уровнем, содержанием и расходом кислорода в газовой смеси в устройстве может привести к гипоксии пациента, особенно если больной находится без сознания.
Устройство не предусматривает других источников газа (например, десорберов, минибаллонов), отсутствует возможность смешивания газов.
Кроме того, отсутствует возможность сбора отработанного ксенона, что ведет к увеличению его расхода.
Известны устройства, используемые для ингаляции ксенон-кислородной смесью. В основном, это наркозные аппараты, снабженные расходомерами (1, 3).
Известен также аппарат ингалит Б, ингалит ВМ, позволяющие осуществлять ингаляцию подогретыми газовыми смесями (2), однако постоянный поток газа, отсутствие газоанализатора приводят к большому расходу ксенона и значительному удорожанию лечения.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является устройство для осуществления ингаляционной анастезии газовой смесью ксенона с кислородом (RU, №2183476, оп. 20.06.2002). Устройство содержит блок подачи газов с источниками сжатых газов, дыхательный контур, включающий дыхательную маску, газоанализатор,
К недостаткам устройства относятся возможные потери ксенона, обусловленные сложностью конструкции. Кроме того, оно снабжено ротаметрами, крионасосом, хроматографом, что требует специального обслуживания, делает прибор дорогим, громоздким, это не позволяет его использовать в полевых условиях, поликлиниках, скорой помощи.
Задачей, на решение которой направлено данное техническое решение является создание мобильного, многовариантного, универсального, конструктивно достаточно простого устройства с пониженным расходом
ксенона, а также повышение эффективности процедуры ингаляции и терапевтического воздействия.
Для решения поставленной задачи в устройстве для ингаляции газовой смесью ксенона с кислородом, содержащем блок подачи газов, соединенный с источниками сжатых газов, дыхательный контур, включающий газоанализатор, дыхательную маску пациента, согласно изобретению, дыхательный контур выполнен закрытым в виде дыхательной газовой камеры, соединенной с блоком подачи газов, с дыхательной маской пациента через линию вдоха/выдоха и с газоанализатором, датчик которого размещен внутри дыхательной газовой камеры, кроме того, газовая камера снабжена, по меньшей мере, одной дополнительной дыхательной емкостью, при этом линия вдоха/выдоха снабжена заслонкой для открытия и закрытия дыхательного контура.
Линия вдоха/выдоха выполнена в виде дыхательной трубки, снабженной, установленным на выходе из дыхательной газовой камеры, клапанным устройством, имеющим два канала - канал вдоха и канал выдоха, с установленными на них соответственно клапаном вдоха и клапаном выдоха. Заслонка для открытия и закрытия дыхательного контура установлена на выходе из дыхательной газовой камеры, после клапанного устройства.
2
2
Дыхательный контур может быть снабжен поглотителем СО и НО, размещенным внутри дыхательной газовой камеры и соединенным с выходом канала выдоха.
2
2
Поглотитель СО и НО может быть выполнен, например, в виде колонки с натронной известью.
В качестве источника сжатых газов могут быть использованы баллоны готовой смеси или разовые баллоны с чистыми газами или минибаллоны с готовой смесью или баллоны десорберов с нагревательным элементом.
Нагревательный элемент может быть выполнен съемным.
Нагревательный элемент может быть выполнен в виде химического нагревателя или в виде электрического нагревателя.
Дополнительная дыхательная емкость может быть выполнена съемной.
Дополнительная дыхательная емкость может быть выполнена в виде дыхательного мешка.
Дыхательный контур может быть снабжен обеззараживающим элементом, который может быть выполнен в виде бактерицидного фильтра установленного на линии вдоха/выдоха или может быть выполнен в виде ультрафиолетового излучателя, установленного в газовой камере.
Устройство ингаляции может быть снабжено компрессором, соединенным с дыхательной газовой камеры и с блоком улавливания ксенона или баллоном для сбора отработанной смеси.
На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства для осуществления способа ингаляции.
На фиг.2 изображена принципиальная схема устройства для осуществления ингаляции, вариант мобильного исполнения.
Устройство содержит дыхательный контур, выполненный в виде дыхательной газовой камеры 1, соединенной через линию вдоха/выдоха 2 с дыхательной маской 3 пациента, с газоанализатором 4, датчик 5 которого установлен внутри дыхательной газовой камеры 1. Дыхательная газовая камера 1 соединена с блоком 6 подачи газов, который имеет, например, пять каналов: для подачи готовой смеси, для подачи кислорода, для подачи ксенона (2 и 3-й каналы используются в случае работы с чистыми газами из стандартных баллонов), канал для подачи газовой смеси из минибаллона, канал для подачи газа из десорбера с возможностью подачи, как готовой газовой смеси, так и отдельных газов из источников сжатых газов в дыхательную газовую камеру 1.
Каждый канал снабжен краном (на чертеже не показан), который открывается во время подачи газа от источников сжатого газа, в качестве которых могут быть использованы баллоны 7 со смесью газов (обычные баллоны) или минибаллоны 8 емкостью 20-50 мл с готовой смесью, или
баллоны 9 с кислородом, или баллоны 10 с ксеноном, или десорберы 11 (колонка, в которой газ находится в связанном с сорбентом состоянии).
Десорбер 11 снабжен системой нагрева - химическим или электрическим нагревателем (на чертеже не показан), который может работать как в автономном, так и в стационарном режимах. Конструктивно возможен вариант, когда десорбер помещается в нагревательный элемент, либо нагревательный элемент вмонтирован в дно десорбера. В десорберах содержится только ксенон. При разогреве десорбера газ из него по каналу блока 6 подачи газов поступает в дыхательную газовую камеру 1. При этом достигается дополнительный эффект нагревательного устройства - осуществление ингаляции теплыми (горячими) газами.
Дыхательная газовая камера 1 снабжена, по крайней мере, одной дополнительной дыхательной емкостью 12, выполненной, например, в виде дыхательного мешка емкостью 2-3 л, предпочтительно, латексного.
Емкость дыхательной газовой камеры 1 составляет 3-5 л, а с дополнительной емкостью - до 8 л. Возможность использования сменных дополнительных дыхательных емкостей 12 разного размера позволяет использовать данное ингаляционное устройство, как для детей, так и для взрослых с различной жизненной емкостью легких, которая у взрослых может колебаться от 2,5 л до 7-8 л (спортсмен имеет объем легких 7 литров, обычный человек - 4 литра, дети - 1 литр и менее, пожилые пациенты -меньше трех литров, дыхательный объем снижен при отсутствии одного легкого и при воспалении легких).
Это основная функция дополнительных дыхательных мешков. Также они позволяют визуально наблюдать степень заполнения дыхательной газовой камеры газом.
Дыхательная газовая камера 1 снабжена клапаном сброса 13.
Клапан сброса - это средство безопасности, для предотвращения избыточного давления в легких пациента. В случае возникновения условий гипоксии в дыхательный контур добавляется газовая смесь, при этом
клапан в автоматическом режиме сбросит избыточный газ и, тем самым, предотвращается баротравма легких.
Линия вдоха/выдоха 2, выполнена в виде дыхательной трубки, на которой на входе/выходе из дыхательной газовой камеры 1 установлены заслонка 14 для открытия и закрытия дыхательного контура и клапанное устройство 15, выполненное, например, в виде двух каналов - канал вдоха и канал выдоха, с установленными на них соответственно клапаном вдоха 16 и клапаном выдоха 17. Канал выдоха соединен с, установленным внутри дыхательной газовой камеры 1, поглотителем 18 углекислого газа и воды, выполненным, например, в виде колонки с натронной известью. При ингаляции газ, очищенный от углекислоты, воды поступает в дыхательную газовую камеру 1 и после этого вдыхается пациентом через клапан вдоха 16. При вдохе клапан 16, стоящий на канале вдоха открывается, а клапан 17 выдоха закрывается, при выдохе, клапан 17 стоящий на канале выдоха открывается, а на канале вдоха клапан 16 закрывается. Клапаны представляют из себя стандартный вариант и могут быть выполнены, например, в виде лепестковых клапанов, либо шариковых и других.
Дыхательный контур снабжен обеззараживающим элементом, который может быть выполнен в виде бактериально-вирусного фильтра 19, установленного на дыхательной трубке 2 или в виде источника 20 ультрафиолетового излучения, установленного в дыхательной газовой камере 1. Возможны варианты использования в устройстве одного из указанных элементов, а также варианты совместного их использования.
Дыхательная маска 3 линией вдоха/выдоха 2 через бактериально-вирусный фильтр 19, заслонку 14, клапанное устройство 15 соединена с дыхательной газовой камерой 1.
Заслонка 14 для открытия и закрытия дыхательного контура находится на выходе из дыхательной газовой камеры 1, после клапанного устройства 15. Заслонка выполняет две функции - во-первых, предотвращает потерю газовой смеси из дыхательной газовой камеры 1, вторая функция заслонки -
после процедуры она закрывается и создается возможность сбора отработанной смеси либо в баллоны отработанной смеси, либо в блок улавливания ксенона (БУК).
Газоанализатор 4 позволяет контролировать содержание в газовой смеси кислорода и ксенона. Если используется не готовая смесь газов, а отдельно газы - кислород и ксенон, то газоанализатор осуществляет контроль содержания, в частности кислорода в дыхательном контуре чтобы не было гипоксии - недостатка кислорода в дыхательном контуре. Датчик 5 газоанализатора размещен непосредственно внутри дыхательной газовой камеры 2, а не в потоке газа, что обеспечивает меньшее сопротивление дыханию и делает внешний газовый дыхательный контур более коротким.
Устройство для ингаляции может быть снабжено компрессором 21, позволяющим отработанный дорогостоящий газ ксенон собирать в отдельные емкости 22, например, в блок улавливания ксенона (БУК) либо в баллоны - адсорберы, куда поступают отработанные газы (ксенон, азот, углекислый газ, вода) для дальнейшей переработки (очищения) и повторного использования ксенона. Тем самым, обеспечивается принцип рециклинга, принцип экономии ксенона.
Устройство работает следующим образом.
Устройство подготавливается к процедуре.
К дыхательной газовой камере 1 подсоединяют через блок 6 подачи газа источники 7 или 8 сжатых газов готовых смесей ксенона с кислородом с повышенным содержанием кислорода. Устанавливают дополнительную дыхательную емкость 12 (одну или более). Заполнение дыхательной камеры 1 и дополнительной дыхательной емкости 12 газовой смесью происходит при закрытой заслонке 14 под контролем газоанализатора 4. В случае использования баллонов отдельно с кислородом и отдельно с ксеноном предварительно заполняют дыхательную газовую камеру кислородом 9, затем ксеноном 10, 11 под контролем газоанализатора 4 до содержания ксенон: кислород - 70-10: 30 -90%. об. при закрытой заслонке 14. После
заполнения дыхательной газовой камеры 1 газовой смесью перекрывают кран блока 6 подачи газа.
Процедура ингаляции осуществляется натощак или через 3-6 часов после приема пищи.
Перед процедурой осуществляют стерилизацию внутренних поверхностей устройства с помощью встроенного источника ультрафиолетового света в течение 30 мин.
Непосредственно перед ингаляцией ксеноно-кислородной смесью пациент в течение 1 мин. самостоятельно осуществляет гипервентиляцию легких, путем глубоких вдох/выдохов, после которой производит глубокий выдох в атмосферу. Далее задерживает дыхание, во время задержки дыхания пациента подсоединяют к аппарату (одевается наркозно-дыхательная маска 3). Затем сразу открывается заслонка 14 и осуществляется подача лечебной газовой смеси через клапанное устройство 15 и бактериально-вирусный фильтр 19. Пациент осуществляет самостоятельное дыхание под контролем врача с частотой 5-10 вдохов в 1 минуту в течение до 5-ти минут. Отпускающий процедуру наблюдает за состоянием пациента и при возникновении объективных и субъективных признаков (нистагм глазных яблок (подергивание), головокружение, парастезия - чувство мурашек, покалывание, эйфория - чувство опьянения.), свидетельствующих о действии на организм лечебной газовой смеси и снижении содержания кислорода до 20-23%, что подтверждается и показаниями газоанализатора, прекращает проведение лечебной процедуры.
После процедуры отработанная смесь из аппарата с помощью компрессора 21 направляется в отдельную емкость 22: баллон - адсорбер или в блок улавливания ксенона (БУК) для дальнейшей переработки (очищения) и повторного использования ксенона. Отключают источник газовой смеси.
Отключают дыхательную маску 3 с дыхательной трубкой от камеры 1
Если использовался десорбер 11 и минибаллоны 8 в качестве источника газа, то их заменяют.
Ниже приведены примеры использования заявляемого устройства.
Пример 1.
Больной К., 38 лет. Жалобы на слабость, быструю утомляемость, отсутствие аппетита, боли в эпигастральной области. Объективно: при ФГДС явления поверхностного гастрита; индекс Кердо +8, проба Ашнера +1; гемограмма: сегментоядерные нейтрофилы 69%, палочкоядерные нейтрофилы 7%, эозинофилы 2%, моноциты 3%,лимфоциты 19%, общее количество лейкоцитов 4,5 Г/л. Диагноз: синдром хронической усталости, хронический стресс. Назначена адаптогенная терапия путем ингаляции в аппарате закрытого контура с использованием ксенона (5 ингаляций через день), общая доза составила 12,5 литров (70 г.). Через 10 дней терапии состояние больного значительно улучшилось, боли в эпигастральной области исчезли, значительно улучшился аппетит, увеличилась работоспособность. Индекс Кердо составил - 6, проба Ашнера -2; гемограмма - сегментоядерные нейтрофилы 56%, палочкоядерные нейтрофилы 2%, эозинофилы 4%,моноциты 3%,лимфоциты 35%. Заключение: здоров, реакция активации (зона спокойной активации).
Пример 2.
У водителей, практически здоровых мужчин, была определена устойчивость к стресс-факторам длительной поездки (укачиванию, статической и динамической физической нагрузке) и состояние зрительного анализатора в исходном состоянии и после проведения в аппарате закрытого контура ингаляции ксенона с кислородом в массовом соотношении 30/70 в течение 3,5-4 минут. Расход смеси ксенона с молекулярным кислородом составлял в среднем 2,5 л (14 г.) на человека. Устойчивость к укачиванию повышалась после ингаляции в среднем в 2 раза; увеличение по «резервному времени» пребывания в пути - в среднем в 1,7 раза, с сохранением положительного эффекта в течение 20±2 дней. Проведение ингаляций повысило также резервные возможности аппарата внешнего дыхания и физическую
работоспособность: ЖЕЛ увеличилось на 6-10%, МВЛ на 15-20%, длительность задержки дыхания на 17-25%, КПД мышечной работы - на 15%. Повысился также уровень функциональной активности зрительного анализатор: пропускная способность усилилась на 10-12% при одновременном снижении порогов яркостной чувствительности на 25-43%. В ходе эксперимента каждый обследованный заполнял вопросник самооценки, который затем анализировался. 6 из 7 оценок результатов экспериментов были высокими.
Таблица 1Сравнительный анализ расхода ксенона при лечении общепринятыми способами с использованием стандартной наркозно-дыхательной аппаратуры и предлагаемого устройства ингаляции
Используемый аппарат
Расход ксенона на процедуру
Расход ксенона на курс Лечения (10 процедур)
Стоимость процедуры
Стоимость курса из 10 процедур
Стандартная аппаратура
7-15 литров
70-150 литров
70-150$ USA
700-1500$ USA
Предлагаемая аппаратура
1,5-2,5 литров
15-25 литров
15-25$ USA
150-250$ USA
Примечание: стоимость ксенона на рынке в настоящее время 10$ USA за 1 литр.
Как видно из таблицы стоимость лечения с использованием предлагаемого устройства в 5-6 раз дешевле, чем те которые используют стандартные методы и аппаратуру. Данный вид лечения становится более экономичным и доступным для населения.
Как видно из изложенного использование заявляемого устройства для ингаляции имеет следующие технические преимущества и особенности:
Основным отличием предлагаемого устройства является, закрытый дыхательный контур, обеспечивающий гипоксический режим дыхания, что обеспечивает экономный режим расхода дыхательной смеси, в частности, ксенона и более быструю доставку смеси в центральную нервную систему.
Снижается расход ксенона газа в 5-10 раз (табл.1)
Расход ксенона на процедуру составляет 1,5-2 л
Повышается эффективность процедуры ингаляции и терапевтического воздействия, т.к. закрытый контур ведет к накоплению в дыхательной газовой камере углекислоты, что повышает проницаемость сосудов, и это уже ведет к более интенсивному поступлению ксенона в ткани.
Использование различных источников газа - баллонов с чистыми газами, баллонов со смесями газов, минибаллонов, десорберов (сорбционных колонок), снабженных системой нагрева, при применении закрытого дыхательного контура дает многовариантность использования заявляемого устройства. Кроме того, подогретые газы сами по себе усиливают терапевтический эффект.
Использование минибаллонов 20-50 мл в качестве источника сжатых газов обеспечивает мобильность устройства и дает возможность использовать его в амбулаторных и полевых условиях.
Использование готовой смеси или смешивание отдельных газов в закрытом контуре аппарата позволяет исключить ротаметры и другое оборудование, что упрощает устройство, кроме того, создает возможность использования его в полевых условиях. Контроль расхода и состояния газовой смеси осуществляется при этом с помощью газоанализатора, датчик которого находятся в дыхательной газовой камере.
Размещение датчика газоанализатора непосредственно внутри дыхательной газовой камеры, а не в потоке газа обеспечивает меньшее сопротивление дыханию и делает внешний газовый контур более коротким, что практически исключает потери ксенона в процедуре лечения ингаляцией.
При наличии внутри дыхательной камеры колонки с натронной известью, газ, собираемый из аппарата в блоки улавливания ксенона и в баллоны отработанной смеси, будет более чистый без углекислоты и воды или с более низким содержанием их. А блок улавливания больше соберет ксенона.
Вариант отсутствия колонок с натронной известью не влечет отрицательных последствий для пациента, т.к. углекислота вызывает стимуляцию работы дыхательного центра, который находится в головном мозгу и усиливает частоту дыхания. Это говорит о возбуждении дыхательного центра мозга, а не о том, что недостаточно кислорода пациентам. А аппарат при этом упростится, за короткий период процедуры ингаляции выраженной гиперкапнии (повышенное содержание в крови углекислого газа) не разовьется, а сопротивление дыханию уменьшится, при этом ускоряется наступление стадии появления признаков терапевтического эффекта, снижается расход ксенона,
Возможность использования сменных дыхательных мешков разного размера позволяют использовать данный аппарат, как у детей, так и у взрослых с различной жизненной емкостью легких, которая у взрослых может колебаться от 2,5 литров до 7-8 литров. Отсутствие этого отличия в прототипе не позволяет его широко использовать в терапии различных возрастных групп.
Наличие съемного нагревательного элемента, позволяет использовать теплые газы для терапии, что улучшает кровоток в легких, а наличие химического нагревательного элемента позволяет использовать аппарат в полевых условиях и в холодное время в автономном режиме.
Портативность и автономность устройства обеспечивает его работу в полевых условиях и может быть использована в медицине катастроф и военно-полевой медицине.
Наличие компрессора позволяет оперативно собрать отработанный газ из дыхательной газовой камеры в баллон либо блок улавливания ксенона для дальнейшей переработки (очищения) и повторного использования ксенона. Соблюдается принцип рециклинга, принцип экономии.
Таким образом, при использовании предлагаемого устройства ингаляции повышается безопасность, экономичность и эффективность метода ксеноновой терапии, значительно снижается расход дорогого ксенона.
Кроме того, заявляемое устройство является мобильным, многовариантным, универсальным, достаточно конструктивно простым аппаратом.
Литература
1. Патент №2165270 РФ Способ лечения наркотической зависимости. Вовк С.М., Ефимов В.В., Наумов С.А. с соавт. 2004.20.04.2001. Бюл. №11
2.Павлов Б.Н., Дьяченко А.И., Шульгин Ю.А. с соавт. Исследование физиологических эффектов дыхания подогретыми кислородно-гелиевыми смесями // Физиология человека. - 2003. - Т.29. - №5. - С.69-73.
3. Наумов С.А. с соавт. Роль ксенона при лечении опийной наркомании // Вопросы наркологии. - 2002. - №6. - С.13-18.