УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ОТБОРА ПРОБ ГАЗА
GAS SAMPLING DEVICE AND METHOD

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к устройству отбора проб газа, в частности к устройству отбора проб дыхательного газа для медицинских целей.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Существующая практика отбора проб выдыхаемого воздуха предусматривает выдыхание пациента в мешок в течение некоторого времени. После этого отобранная дыхательная проба нагнетается или откачивается через сорбционную трубку для отбора летучих органических соединений из пробы выдыхаемого воздуха.
Нагнетание или откачивание пробы выдыхаемого воздуха может осуществляться с помощью насоса. Тем не менее, доступные в настоящее время насосы являются очень громоздкими, и установка их вместе с системой трубок, подходящих к сорбционным трубкам и дыхательному мешку, занимает много времени и не подходит для применения у постели пациента.
Кроме того, отбор дыхательных проб у пациентов, которые не могут выдыхать в мешок, например, потому что эти пациенты находятся на искусственной вентиляции, может являться проблемой.
В US 5826577 описан модуль для анализа выдыхаемого газа с подачей пробы газа к детектору газа, который включает в себя коллектор, имеющий корпус, ограничивающий камеру внутри него. Камера включает в себя основной канал, проходящий через корпус коллектора, выпускной канал, проходящий в корпус коллектора от выпускного конца на основании корпуса коллектора и по направлению к основному каналу, и дозирующее отверстие, находящееся между и в сообщении по текучей среде с основным каналом и внутренним концом выпускного канала. Впускная трубка присоединена к корпусу коллектора на одном конце основного канала и ограничивает собой внутренний канал, находящийся в сообщении по текучей среде с главным каналом. Отборная трубка присоединена к корпусу коллектора на другом конце основного канала и ограничивает собой внутренний канал, находящийся в сообщении по текучей среде с главным каналом. Контрольный клапан расположен во внутреннем канале впускной трубки и выполнен с возможностью пропускания потока газа в основной канал, но не в обратном направлении. Эластичный резервуар для газа присоединен к свободному концу отборной трубки, напротив ее конца, присоединенного к корпусу коллектора. Эластичный резервуар для газа ограничивает собой камеру для хранения, которая находится в сообщении по текучей среде с внутренним каналом отборной трубки.
Из-за указанных выше проблем автор настоящего изобретения отметил, что усовершенствованное устройство отбора проб газа будет иметь преимущество, и в результате разработал настоящее изобретение.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Было бы целесообразно достигнуть усовершенствований устройств отбора проб газа. В целом, изобретение предпочтительно стремится уменьшить или устранить один или более из указанных выше недостатков по отдельности или в любом сочетании. В частности, в качестве задачи настоящего изобретения можно рассматривать создание способа, который решает вышеуказанные проблемы непригодности использования известных устройств у постели пациента и/или для пациентов, которые не способны дышать самостоятельно, или другие проблемы известного уровня техники.
Для более эффективного решения одной или нескольких из этих проблем в первом аспекте изобретения представлено устройство отбора проб газа, которое содержит:
- входной патрубок для приема газа,
- насос, соединенный по текучей среде со входным патрубком для отведения газа через входной патрубок,
- датчик расхода для измерения потока газа, отводимого через входной патрубок,
- регулятор расхода для регулирования насоса в зависимости от измеренного расхода газа.
Насос с успехом позволяет осуществлять отбор проб газа из источников газа, которые не обеспечивают достаточного давления для создания потока в устройство отбора проб газа. Таким образом, для медицинских применений насос позволяет осуществлять отбор дыхательного газа у пациентов, которые не в состоянии активно вдувать выдыхаемый воздух в мешок или устройство отбора проб газа.
В варианте осуществления устройство отбора проб газа выполнено с возможностью соединения с сопряженным газосборником, таким путем, который позволяет газу, откачиваемому насосом, протекать через газосборник, чтобы позволить газосборнику извлекать содержимое газа. Например, газосборник может быть сорбционной трубкой, которая способна извлекать летучие органические соединения из газа или дыхательного газа. Газосборник может быть расположен в некоторой части устройства отбора проб газа в местоположении после входного патрубка, или входной патрубок устройства отбора проб газа может быть выполнен с возможностью соединения с сопряженным газосборником, так что газ отводится через газосборник и во входной патрубок.
В одном варианте осуществления насос и датчик расхода расположены ниже по потоку относительно газосборника. При таком расположении ниже по потоку можно избежать загрязнения содержимого газа, которое извлекается газосборником, насосом и датчиком расхода.
В варианте осуществления регулятор расхода способен регулировать насос, чтобы отводить заранее заданную величину потока газа через входной патрубок, такую как заранее заданная масса или объем потока газа. В другом варианте осуществления регулятор расхода способен регулировать насос, чтобы отводить дыхательный газ через входной патрубок с заранее заданным расходом. Возможность регулирования величины расхода и/или поток газа, который проходит через газосборник, может быть важна для обеспечения сопоставимых и надежных результатов анализа. Кроме того, различные пробы газа можно сравнивать, только если содержимое газа, извлекаемое из газовых потоков, и величины расхода газа не меняются между различными пробами. В одном варианте осуществления заранее заданную величину расхода и/или заранее заданный поток можно регулировать и устанавливать с помощью ввода данных пользователем.
В варианте осуществления насос и регулятор расхода питаются от батарейки, входящей в состав устройства отбора проб газа. Использование устройства отбора проб газа с питанием от батарейки может сделать устройство более портативным, что может быть особенно предпочтительным для медицинского применения.
В варианте осуществления входной патрубок устройства отбора проб газа может соединяться с медицинским оборудованием, таким как пробоотборный мешок для хранения проб дыхательного газа или аппарат искусственной вентиляции для автоматической искусственной вентиляции легких пациента.
Второй аспект настоящего изобретения относится к узлу для отбора проб газа, который содержит:
- устройство отбора проб газа согласно первому аспекту, и
- газосборник, соединяемый по текучей среде с устройством отбора проб газа.
В варианте осуществления газосборник содержит соединитель, который может быть соединен с медицинским оборудованием, таким как пробоотборный мешок или аппарат искусственной вентиляции легких.
В третьем аспекте изобретение относится к способу анализа газа, который включает:
- обеспечение устройства отбора проб газа в соответствии с первым аспектом,
- соединение газосборника с устройством отбора проб газа,
- соединение входного патрубка газосборника или входного патрубка устройства отбора проб газа с источником, содержащим анализируемый газ, и
- активацию устройства отбора проб газа для отведения газа через газосборник.
В целом, изобретение относится к устройству отбора проб газа для отбора проб газа у пациента или из других источников газа, таких как производственные процессы. Устройство отбора проб газа имеет регулятор расхода и датчик расхода для регулирования потока газа от источника газа, который создается газовым насосом. Поток газа отводится через сопряженную сорбционную трубку, т.е. газосборник, предпочтительно расположенный выше по потоку относительно датчика расхода и насоса.
В целом, различные аспекты изобретения могут быть объединены и могут сочетаться любом возможным способом в пределах объема изобретения. Эти и другие аспекты, признаки и/или преимущества изобретения будут очевидны и объяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные ниже в данном документе.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Варианты осуществления изобретения будут описаны лишь в качестве примера со ссылкой на чертежи, на которых:
на фиг. 1 представлен узел 101 для отбора проб газа, содержащий устройство 100 отбора проб газа, и
на фиг. 2 проиллюстрирован способ варианта осуществления изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
На фиг. 1 показан узел 101 отбора проб газа, содержащий устройство 100 отбора проб газа и газосборник 190, такой как сорбционная камера 180, соединяемая по текучей среде с устройством 100 отбора проб газа.
Устройство отбора проб газа выполнено с входным патрубком 111 для приема газа, насосом 113, связанным по текучей среде с входным патрубком 111 для откачивания потока газа через входной патрубок, датчиком 112 расхода, помещенным для измерения потока газа, откачиваемого через входной патрубок 111 насосом 113, и выходным патрубком 121 для удаления газа, откачанного насосом.
Как насос 113, так и датчик 112 расхода сообщаются по текучей среде друг с другом и с входным патрубком 111. Насос 113 и датчик 112 расхода расположены ниже по потоку относительно входного патрубка 111, так что газ отводится через входной патрубок 111, через насос и датчик расхода. Датчик 112 расхода может быть расположен выше по потоку относительно насоса 113, так что датчик 112 расхода находится между входным патрубком 111 и насосом 113, как показано на фиг. 1, или датчик 112 расхода может быть расположен ниже по потоку относительно насоса 113 (не показано), т.е. после насоса.
С помощью расположения датчика 112 расхода выше по потоку относительно насоса газовый поток отводится через датчик 112 расхода и, таким образом, датчик расхода может производить более точные измерения потока и величины расхода газа, отводимого через сопряженную сорбционную камеру, по сравнению с датчиком 112 расхода, расположенным ниже по потоку относительно насоса 113.
Устройство 100 отбора проб газа дополнительно содержит регулятор 114 расхода для регулирования насоса 113 в зависимости от измеренного расхода газа. Например, регулятор 114 может быть выполнен с возможностью регулирования насоса в зависимости от измеренных значений расхода, чтобы отводить заранее заданную величину потока, такую как масса или объем газа, из входного патрубка, и/или, чтобы отводить дыхательный газ через входной патрубок с заранее заданным расходом. Таким образом, регулятор получает измеренные значения расхода от датчика 112 расхода через соединение 122 (предпочтительно проводное соединение), и регулятор подает сигнал управления или сигнал возбуждения к насосу 113 через соединение 123 (предпочтительно проводное соединение).
Регулятор 114 может иметь функцию ввода 115 данных пользователем в виде клавиатуры, сенсорного экрана или аналогичного устройства ввода данных пользователем. В вариантах осуществления величина расхода и/или поток, регулируемый регулятором 114, могут быть заданы с помощью ввода 115 данных пользователем.
Датчик 112 расхода может быть датчиком массового расхода, который измеряет массу газа, проходящего через датчик в единицу времени, или датчиком объемного расхода, который измеряет объем газа, который проходит через датчик в единицу времени.
Насос 113 может быть вакуумным насосом, таким как диафрагменный насос. Можно использовать и другие типы воздушных насосов, особенно для медицинского применения, включая перистальтические насосы и плунжерные насосы. Однако эти насосы не могут создать вакуум, и поэтому они не могут быть помещены ниже по потоку относительно газосборника 190, но должны быть помещены выше по потоку относительно газосборника 190, чтобы закачивать газ в газосборник 190 с помощью создания давления. Расположение выше по потоку может иметь ввиду, что содержимое газа, который отбирают газосборником, расположенным ниже по потоку, становится загрязненным.
Устройство 100 отбора проб газа может быть выполнено с возможностью отбора проб дыхательного газа в медицинских условиях. Например, дыхательный газ может быть отобран из дыхательного мешка. Поскольку устройство отбора проб газа имеет вакуумный насос, можно отбирать пробы дыхательного газа у пациентов с искусственной вентиляцией легких, которые не могут выдыхать в мешок. Например, дыхательная проба может быть отобрана из бокового потока аппарата искусственной вентиляции легких.
Содержимое проб газа может быть проанализировано с помощью газосборника 190, который способен извлекать содержимое газа, протекающего через газосборник 190. Например, газосборник 190 может быть сорбционной трубкой, которая способна сорбировать и сохранять различное содержимое газа, который протекает через сорбционную трубку. Сохраненное в сорбционной трубке содержимое газа может быть проанализировано с помощью устройств для анализа сорбционной трубки. Газосборник 190 также может быть холодной ловушкой, которая конденсирует газ и содержимое газа в жидкость или твердое вещество, которое в дальнейшем может быть проанализировано, или газосборник может быть газоанализирующим устройством, способным анализировать газ или содержимое газа в режиме реального времени без использования других анализирующих устройств.
Устройство отбора проб газа 100 выполнено таким образом, что сопряженный газосборник 190 может быть присоединен к устройству отбора проб или размещен в устройстве отбора проб газа таким образом, который позволяет газу, отводимому с помощью насоса, протекать через газосборник 190 или сорбционную трубку 180, так, чтобы позволить газосборнику извлекать содержимое газа. Предпочтительно сорбционная трубка 180 или другой газосборник 190 должен быть расположен выше по потоку относительно датчика 112 расхода и насоса 113, чтобы избежать загрязнения газа, который сорбируется сорбционной трубкой.
Например, входной патрубок 111 устройства 100 отбора проб газа может быть выполнен с возможностью герметичного соединения с сопряженным газосборником 190, таким как сорбционная камера 180, которая выполнена с возможностью содержать сорбирующее вещество 185 для сорбции содержимого газа, отводимого через входной патрубок. С этой целью газосборник 190, такой как сорбционная камера 180, имеет выходной соединитель 182, который может быть соединен с входным патрубком 111, и входной соединитель 181, который обеспечивает соединение газосборника 190 с анализируемым газом. Например, входной соединитель 181 может быть соединен с медицинским оборудованием, таким как дыхательные мешки или аппараты искусственной вентиляции легких пациента, например, с помощью трубки бокового потока аппарата искусственной вентиляции легких. Сорбционная камера 180 может быть собственно сорбционной трубкой, которая оснащена некоторой изолирующей оболочкой 180 и входным патрубком 181 и выходным патрубком 182.
В качестве альтернативы, устройство 100 отбора проб газа может быть выполнено с некоторой камерой, предпочтительно расположенной выше по потоку относительно насоса и датчика расхода и ниже по потоку относительно входного патрубка 111, при этом данная камера выполнена с возможностью вмещать в себя газосборник 190, сорбционную камеру 180 или сорбирующее вещество 185, так, чтобы газ протекал через входной патрубок 111, через вмещаемый газосборник, сорбционную камеру или сорбирующее вещество. Когда газосборник 190 не соединен с устройством отбора проб газа через входной патрубок 111, но иным образом расположен в устройстве отбора проб газа, входной патрубок 111 может быть выполнен с возможностью соединения с медицинским оборудованием, таким как дыхательные мешки или аппараты искусственной вентиляции легких пациента.
Насос 113 и регулятор 114 расхода устройства 100 отбора проб газа могут питаться от батарейки, входящей в состав устройства отбора проб газа. Таким образом, устройство отбора проб газа для медицинского применения можно легко использовать в различных условиях стационара и исключить неудобные силовые кабели.
На фиг. 2 проиллюстрированы этапы способа в соответствии с аспектом изобретения, где:
этап 201 включает в себя обеспечение устройства 100 отбора проб газа,
этап 202 включает в себя соединение газосборника 190 или сорбционной камеры 180, содержащей сорбционную трубку 185, со входным патрубком 111 устройства отбора проб газа,
этап 203 предусматривает соединение входного патрубка 181 газосборника 190 или сорбционной камеры 180 с источником, содержащим анализируемый газ, и
этап 204 включает в себя активацию устройства отбора проб газа для отведения газа через сорбционную трубку 185 или газосборник 190.
Хотя изобретение было проиллюстрировано и подробно описано на чертежах и в вышеприведенном описании, такие иллюстрации и описание должны рассматриваться как иллюстративные или приводимые в качестве примера и не ограничивающие; изобретение не ограничивается описанными вариантами осуществления. Другие видоизменения описанных вариантов осуществления могут быть поняты и выполнены специалистами при осуществлении заявленного изобретения, исходя из изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает другие элементы или этапы. Единственный регулятор или другое устройство может выполнять функции из нескольких пунктов, перечисленных в формуле изобретения. Тот факт, что определенные показатели изложены во взаимно отличающихся зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что сочетание этих показателей не может использоваться предпочтительным образом. Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны восприниматься как ограничивающие объем изобретения.