УВЛАЖНИТЕЛЬ ДЫХАТЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к устройствам для нагрева и повышения влагосодержания, не содержащим воспламеняющихся анестетиков дыхательных смесей, поступающих взрослым пациентам или детям при ингаляционной анестезии (ИА)_и искусственной вентиляции легких (ИВЛ).
Известны различные конструкции увлажнителей дыхательной смеси (авторские свидетельства СССР №№:929109, А61М 16/00, 1980 г.; 1050713, А61М 16/16, 1982 г.; 1292787, А61М 16/00, 1985 г.; 1570733, А61М 16/16, 1988 г.)
Известные увлажнители дыхательной смеси, отличаясь конечной конструктивной реализацией, имеют общие характерные существенные недостатки: отсутствие средств автоматического регулирования температуры и влагосодержания дыхательной смеси на выходе подающего шланга увлажнителя, осуществление нагрева проходящей через увлажнитель газовой смеси за счет нагрева воды в резервуаре увлажнителя или подачи в поток смеси пара кипящей воды. Это требует постоянного контроля медперсоналом выходной температуры и количества конденсата в подающем шланге, что, в конечном итоге, снижает эффективность и безопасность применения увлажнителя.
Также известен увлажнитель дыхательной смеси, приведенный в патенте RU №2307674 (А61М 16/16, 2005 г), наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату, выбранный в качестве прототипа.
Указанный увлажнитель дыхательной смеси содержит камеру испарения с входным и выходным патрубком для дыхательной смеси, в полости которой установлен испаряющий вкладыш дыхательной смеси, нагреватель воды под ее дном, подающий шланг, на выходе которого установлен датчик температуры дыхательной смеси, источник электропитания и блок управления, включающий канал регулирования температуры дыхательной смеси, при этом камера испарения выполнена из прозрачного полимерного материала с металлическим дном, под которым установлен плоский нагреватель воды, а в качестве испаряющего вкладыша дыхательной смеси в полости камеры установлен спиральный воздуховод, выполненный из пористого металла, увлажнитель содержит нагреватель дыхательной смеси, размещенный внутри подающего шланга, на выходе которого установлены конструктивно объединенные датчик температуры дыхательной смеси и датчик влажности дыхательной смеси, а блок управления дополнительно содержит канал регулирования влагосодержания дыхательной смеси и микроконтроллер, при этом первый, второй и третий выходы источника электропитания подключены соответственно к первому входу канала регулирования температуры дыхательной смеси, к первому входу канала регулирования влагосодержания дыхательной смеси и входу микроконтроллера, первый выход микроконтроллера соединен с третьим входом канала регулирования температуры дыхательной смеси, выход которого соединен с входом нагревателя дыхательной смеси, а второй вход подключен к датчику температуры дыхательной смеси, второй выход микроконтроллера подключен к третьему входу канала регулирования влагосодержания дыхательной смеси, выход которого подключен к нагревателю воды, а второй вход соединен с датчиком влажности дыхательной смеси.
Однако использование данного увлажнителя дыхательных смесей в широкой медицинской практике выявило ряд существенных конструктивных и эксплуатационных недостатков, которые обуславливают необходимость усовершенствования увлажнителя. В частности:
- происходит недостаточно эффективное насыщение парами воды потока дыхательной смеси, проходящего по пористому спиральному воздуховоду в массообменной камере;
- требуется значительный нагрев воды в резервуаре.
Задачей полезной модели является получение технического результата, выражающегося в обеспечении полного насыщения влагой проходящего через резервуар увлажнителя газа во всем используемом диапазоне потоков и существенном снижении степени необходимого нагрева воды в резервуаре, что обуславливает повышение экономичности, безопасности и удобства использования увлажнителя в медицинской практике.
Решение поставленной задачи достигается совокупностью признаков, благодаря которым обеспечивается работоспособность устройства. Увлажнитель дыхательной смеси, содержащий камеру испарения с металлическим дном, входным и выходным патрубками, установленную на нагреватель, внутри которой размещен спиральный воздуховод из пористого металла, а также подающий шланг с нагревателем дыхательной смеси, регулируемой блоком управления и контролируемой датчиками температуры и влажности, при этом спиральный воздуховод из пористого металла выполнен многослойным, а между его слоями размещен материал с теплопроводностью большей, чем у пористого металла.
Поскольку конструктивные элементы как признаки устройства в большинстве своем известны, то в устройстве как объекте полезной модели новая конструкция элемента (спирального воздуховода) является основным отличительным признаком, влияющим на технический результат.
Сущность изобретения поясняется описанием примера конструктивной реализации патентуемого увлажнителя и чертежами, на которых представлены:
фиг.1 - структурная схема увлажнителя;
фиг.2 - сечение А-А, на котором показан воздуховод, установленный в камере испарения.
Патентуемый увлажнитель дыхательных смесей содержит (см. фиг.1) камеру испарения (резервуар) 1 с металлическим дном, установленную на нагреватель воды 2. Для подачи дыхательной смеси пациенту в верхней части резервуара 1 выполнены входной патрубок 3 и выходной патрубок 4, а внутри резервуара 1 на пути потока дыхательной смеси от входного 3 до выходного патрубка 4 установлен спиральный воздуховод 5, высота которого равна внутренней высоте резервуара 1. Спиральный воздуховод 5 состоит, например, из трех чередующихся слоев (5′ - пористый металл, 5″ - материал с высокой теплопроводностью (медь) и 5′′′ - пористый материал, аналогичный 5′). К выходному патрубку 4 присоединен подающий шланг 6 с нагревателем 7 дыхательной смеси. Температура и влагосодержание дыхательной смеси контролируются совмещенным датчиком 8, установленным на выходе шланга 6, и регулируются блоком управления 9.
Конструкция блока управления 9 и связи между его конструктивными элементами аналогичны указанным в прототипе и раскрыты на стр.4, 5 описания к патенту №2307674.
Спиральный воздуховод (фиг.2) выполнен многослойным: из одинаковых по размерам, например, двух пластин (лент) пористого металла 5′-5′′′ и расположенной между ними пластиной 5″ из материала с теплопроводностью, большей, чем у пористого металла. Пакет из этих пластин свернут в спираль, образующую воздуховод, а все пластины в пакете плотно прилегают друг к другу, образуя между собой капиллярные щели.
Увлажнитель дыхательных смесей работает следующим образом.
Дыхательная смесь поступает в заполненный водой резервуар 1 через входной патрубок 3, проходит над поверхностью воды по спиральному воздуховоду (испаряющему вкладышу) 5 к выходному патрубку 4 и далее в присоединенный к нему подающий шланг 6.
Вода нагревается плоским нагревателем 2 за счет теплопередачи через металлическое дно резервуара 1.
В погруженном в воду воздуховоде 5 вода за счет капиллярного эффекта поднимается по щелям между пластинами 5′-5′′′ и далее за счет капиллярного эффекта в пористом металле перемещается в радиальном направлении, смачивая поверхности пористых пластин 5′-5′′′ воздуховода 5 по всей его высоте. Наличие средней пластины 5″ с высокой теплопроводностью усиливает капиллярный эффект за счет передачи тепла от нагреваемой в резервуаре 1 воды и повышения температуры в капиллярной щели.
Повышение эффективности насыщения влагой дыхательной смеси, проходящей через резервуар 1 и поступающей в легкие пациента, достигается наличием частично погруженного в воду спирального воздуховода 5, обеспечивающего повышение испарения как за счет развитой поверхности, полностью смачиваемой водой, так и за счет повышения температуры в зоне испарения в процессе теплопередачи от воды пористому металлу и проходящему потоку газа.
Полезная модель, представляемая к правовой охране, является новой, а ее промышленная применимость подтверждается описанием прототипа.
Таким образом, конструкция увлажнителя обеспечивает повышение эффективности насыщения парами воды потока дыхательной смеси, проходящего по спиральному воздуховоду, за счет увеличения поверхности испарения, снижая тем самым степень нагрева воды в камере и повышая безопасность и экономичность работы увлажнителя; повышение безопасности пациента, обусловленное исключением возможности опасного увеличения температуры дыхательной смеси на выходе подающего шланга при резком изменении вентиляции пациента.