МОБИЛЬНЫЙ АППАРАТ ИНГАЛЯЦИОННОЙ ТЕРАПИИ СМЕСЯМИ ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ С КИСЛОРОДОМ

Область техники, к которой относится полезная модель
Настоящая полезная модель относится к мобильным аппаратам ингаляционной терапии смесями инертных газов с кислородом, включающим в себя расположенные в едином корпусе баллоны с газами, каждый из которых соединен с устройством для понижения давления газа в баллоне, заправочным устройством, регулятором массового расхода газа в баллоне и узлом подачи смеси газов пациенту, который включает в себя дыхательный контур с маской, и может быть использована специалистами в медицинских и санаторно-курортных учреждениях, в медицине катастроф, в спортивной медицине, службами скорой помощи, в военно-полевых и домашних условиях при профилактике, лечении и реабилитации широкого спектра заболеваний, а также, при восстановлении организма после умственной и физической нагрузок, последствий вирусного воздействия, для быстрой адаптации при смене климатических поясов, для повышения работоспособности и подготовке организма к умственным и физическим нагрузкам, в том числе перед проведением соревнований.
Уровень техники
Технической задачей настоящей полезной модели является создание такого мобильного аппарата ингаляционной терапии смесями инертных газов с кислородом, который лишен перечисленных недостатков и обеспечивает остаточное давление газа в баллоне и возможность производить заправку газом:
- не разбирая единый сменный блок, то есть, не разделяя баллон от устройства для понижения давления газа в баллоне (редуктора) и других устройств единого сменного блока,
- не отбраковывая баллоны для ремонта.
Раскрытие полезной модели
Настоящая полезная модель, главным образом, имеет целью предложить мобильный аппарат ингаляционной терапии смесями инертных газов с кислородом, позволяющий производить заправку газом, не разбирая единый сменный блок, то есть, не разделяя баллон от устройства для понижения давления газа в баллоне (редуктора) и других устройств единого сменного блока, что и является поставленной технической задачей.
2
Для достижения этой цели мобильный аппарат ингаляционной терапии смесями инертных газов с кислородом, включает в себя расположенные в едином корпусе баллоны с газами, каждый из которых соединен с устройством для понижения давления газа в баллоне, заправочным устройством, регулятором массового расхода газа в баллоне и узлом подачи смеси газов пациенту, который включает в себя дыхательный контур с маской, при этом дыхательный контур состоит из соединительных трубок, фильтра, предохранительного клапана, дыхательного мешка, дыхательной маски, клапана вдоха, клапана выдоха, влагоотделителя и отделителя СО, кроме того, каждый баллон с газом, устройство для понижения давления газа в баллоне, заправочное устройство указанного баллона выполнены в виде единого сменного блока с возможностью заправки баллона газом без снятия баллона и разборки единого сменного блока, а также без разделения баллона от устройства для понижения давления газа в баллоне, при этом каждый единый сменный блок включает в себя устройство остаточного давления газа в баллоне указанного единого сменного блока, каждый единый сменный блок включает в себя датчик контроля давления газа в баллоне указанного единого сменного блока, и каждый единый сменный блок включает в себя регулятор массового расхода газа в баллоне, кроме того, мобильный аппарат включает в себя пневматическое соединение, выполненное с возможностью подсоединения дыхательного контура к каждому сменному блоку.
Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность производить заправку газом, не разбирая сменный блок, то есть, не разделяя баллон от устройства для понижения давления газа в баллоне (редуктора) и устройств, при этом обеспечивать понижение давления газа в баллоне, гарантировать наличие остаточного давления газа в баллоне, что исключает ремонт баллона перед его заправкой. Кроме того, появляется возможность того, что за счет регулировки массового расхода газа в едином сменном блоке регулятором массового расхода врач-специалист обеспечивает легкое и свободное дыхание пациента в необходимой для него концентрации. А также появляется возможность производить контроль давления газа в баллоне.
Краткое описание чертежей
Другие отличительные признаки и преимущества данной полезной модели ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:
- фиг. 1 показывает функциональную схему мобильного аппарата ингаляционной терапии смесями инертных газов с кислородом, согласно полезной модели, вариант с электронными блоками,
- фиг. 2 показывает функциональную схему мобильного аппарата ингаляционной терапии смесями инертных газов с кислородом, согласно полезной модели, вариант без электронных блоков,
- фиг. 3 показывает внешний вид единого сменного блока согласно полезной модели. Вариант, когда регулятор массового расхода газа в баллоне присутствует в едином сменном блоке.
На фиг. 1-3 обозначено
1 - баллон с газом, показан пример двух баллонов, кислорода и ксенона,
2 - заправочное устройство,
3 - устройство для понижения давления газа в баллоне (редуктор) с устройством остаточного давления газа в баллоне,
4 - датчик высокого давления газа,
5 - регулятор массового расхода газа в баллоне,
6 - быстроразъемное пневматическое соединение,
7 - запорный клапан,
8 - фильтр,
9 - дыхательная маска,
10 - дыхательный мешок,
11 - предохранительный клапан,
12 - клапан вдох,
13 - клапан выдоха,
2
14 - влагоотделитель и отделитель СО,
15 - датчик контроля качества газовой смеси,
16 -  провод,
17 - беспроводная сеть,
18 - датчик контроля за состоянием здоровья пациента,
19 - сенсорный экран,
20 - блок управления,
21 - информационный экран,
22 - соединительная трубка,
23 - датчик контроля качества газовой смеси,
24 - единый корпус мобильного ингаляционного аппарата,
25 - единый сменный блок.
100 - механическая часть аппарата,
200 - электрическая часть с блоком управления,
300 - дыхательный контур,
400 - удаленный компьютер, не являющийся частью аппарата.
Согласно фиг. 1-2, мобильный аппарат ингаляционной терапии смесями инертных газов с кислородом включает в себя расположенные в едином корпусе 24 баллоны с газом 1, соединенный с устройством для понижения давления газа в баллоне и устройством для понижения давления газа в баллоне 3, заправочным устройством 2, и узлом подачи газа пациенту, который выполнен в виде дыхательного контура с маской 9. Каждый баллон с газом 1, устройство для понижения давления газа в баллоне с устройством остаточного давления газа в баллоне, заправочное устройство 2 выполнены в виде единого сменного блока 25 с возможностью заправки баллона газом 1 без снятия баллона 1 и разборки единого сменного блока.
Преимущественно каждый единый сменный блок включает в себя
устройство для понижения давления газа в баллоне указанного единого сменного блока,
устройство остаточного давления газа в баллоне указанного единого сменного блока,
датчик контроля давления газа в баллоне указанного единого сменного блока.
регулятор массового расхода газа в баллоне.
В более подробном частном варианте исполнения мобильный аппарат ингаляционной терапии смесями инертных газов с кислородом состоит из:
100 - механической части, включающей в себя два единых сменных блока 25 (отдельно для кислорода и ксенона) с регулятором массового расхода газа 5;
200 - электрической части с блоком управления, подключенного к механической части аппарата, пациенту и дыхательному контуру проводной связью, для обеспечения работы аппарата и контролем за состоянием здоровья пациента на месте проведения ксенонотерапии;
300 - дыхательного контура;
400 - компьютера, подключенного к блоку управления 20 с помощью интернет соединения, для обмена информацией, дистанционного управления работой аппарата, а также, контроля за функциями аппарата и состоянием здоровья пациента; дыхательного контура, обеспечивающего удаление излишней влаги, излишней углекислоты, предохраняющего от избыточного давления в контуре и передающего на блок управления, информацию о качестве смеси в контуре.
Механическая часть аппарата 100 состоит из двух (или трех) единых сменных блоков 25, число которых соответствует количеству газа в создаваемой газовой смеси, и регуляторов массового расхода газа 5. Сам единый сменный блок 25 состоит из:
- непосредственно самого баллона с газом 1, выполненного из композита с лейнером из нержавеющей стали, обеспечивающего заправку под высоким давлением, хранение, транспортировку и является источником питания инертным газом, необходимым для создания газовой смеси и проведения ингаляции;
- заправочного устройства 2, обеспечивающего заправку баллона без снятия устройства для понижения давления газа в баллоне;
- устройства для понижения давления газа в баллоне 3, обеспечивающего понижение давления с высокого в баллоне на рабочее в блоке управления и дыхательном контуре, а также, препятствует полному падению давления газа в баллоне 1;
- датчика высокого давления газа 4, обеспечивающего передачу на блок управления информации о давлении газа в баллоне.
- быстроразъемного пневматического соединения 6, обеспечивающее герметичное соединение, а также, легкий демонтаж сменного блока.
- запорного клапана 7, который предназначен для подачи газа в устройство для понижения давления газа в баллоне 3, к быстроразъемному пневматическому соединению 6 и для надежного хранения газ в баллоне 1 в случаях длительных, свыше 24 часов, перерывов в работе, а также при транспортировке аппарата с баллонами, под давлением.
200 - электрическая часть состоит из
- электронных блоков сбора, хранения, обработки и передачи информации с датчиков давления 4, регуляторов массового расхода газа 5, датчиков контроля качества газовой смеси 15 и 23 и датчиков контроля за состоянием здоровья пациента 18.
2
- исполнительных блоков управления массовым расходом газа, его концентрацией, а также, управления режимами работы в случаях понижения давления в баллонах ниже предельного, понижения кислорода в газовой смеси и крови пациента ниже допустимого и повышения концентрации СО в газовой смеси выше допустимой.
Сенсорный экран 19 используется для управления функциями аппарата, а экран информации 21 -  для получения необходимой в работе информации.
Компьютер 400 (планшет, телефон) используется для дистанционной работы.
Обмен информации и передача сигналов управления между всеми датчиками и блоком управления производится с помощью проводов 16. Обмен информации и сигналов управления между компьютером 400 и блоком управления 20 производится по беспроводной сети, типа интернет, Bluetooth, Wi-Fi, показана как 17.
2
Дыхательный контур 300 состоит из соединительных трубок 22, фильтра 8, предохранительного клапана 11, дыхательного мешка 10, дыхательной маски 9, клапана вдоха 12, клапана выдоха 13, влагоотделителя и отделителя СО 14. Дыхательная маска пациента 9 может быть выполнена в соответствии с описанием полезной модели RU №84708. При этом в состав дыхательной маски пациента может быть включен датчик концентрации углекислого газа 23, с помощью которого осуществляется контроль содержания углекислого газа при выдохе пациента в процессе ингаляции смесью кислорода и ксенона. В состав дыхательного мешка включен датчик концентрации кислорода в газовой смеси, при помощи которого осуществляется контроль за количеством кислорода в смеси.
Управление осуществляется с помощью клавиатуры, расположенной на сенсорном экране 19, а также, с помощью клавиатуры компьютера, планшета или телефона, подключенных к блоку управления одним из способов беспроводной связи. Вместе с тем, регулировка концентрации газа в процентах и регулировка скорости потока газа может осуществляться при помощи датчиков угла поворота (энкодера), расположенных на передней панели корпуса аппарата, и обозначенных соответствующими надписями (концентрация, скорость потока).
Дыхательная маска пациента 9 может быть снабжена дополнительной дыхательной емкостью, выполненной, например, в виде латексного дыхательного мешка емкостью до 10 л.
Возможно также применение сменных дополнительных дыхательных емкостей разного объема, что позволяет использовать данное ингаляционное устройство, как для детей, так и для взрослых с различной жизненной емкостью легких.
Наличие дополнительных дыхательных мешков позволяет визуально наблюдать степень заполнения дыхательной маски пациента газом.
На фиг. 2 показан вариант без использования электронных блоков.
Баллоны, для примера, показаны в варианте двух баллонов - инертный газ и кислород, но баллонов может быть три и более.
Осуществление полезной модели.
Мобильный аппарат ингаляционной терапии смесями инертных газов с кислородом работает следующим образом.
Пример 1. Без использования электронных устройств.
2
Через заправочное устройство 2 под высоким давлением в каждый из баллонов 1 закачивается инертный газ, необходимый для получения газовой смеси. Датчик высокого давления 4 указывает на остаточное давление в баллоне 1. Устройство для понижения давления газа в баллоне (редуктор) 3 обеспечивает понижение высокого давления в баллоне 1 до рабочего давления в дыхательном контуре. Ручной регулятор массового расхода газа в баллоне 5 обеспечивает подачу газовой смеси в дыхательный контур в необходимых объеме и скорости потока. Для проведения ингаляции необходимо через быстроразъемное пневматическое соединение 6 подсоединить дыхательный контур к каждому единому сменному блоку 25, а дыхательную маску 9 плотно прижать к носоротовой части лица. Для подачи газовой смеси в дыхательный контур достаточно повернуть рукоятку регулятора массового расхода по часовой стрелке до указателя скорости потока на корпусе устройства для понижения давления газа в баллоне. Дыхательный контур состоит из соединительных трубок 22, фильтра 8, предохранительного клапана 11, дыхательного мешка 10, дыхательной маски 9, клапана вдоха 12, клапана выдоха 13, влагоотделителя и отделителя СО (14). Регулятором массового расхода врач-специалист обеспечивает легкое и свободное дыхание пациента в необходимой для него концентрации.
Пример 2. С электронными устройствами.
При подключении устройства к сети, блок управления 20 тестирует исправность работы системы и выводит на экран 21 дату, время, давление и количество газа в баллонах. Датчиками угла поворота или соответствующей клавиатурой устанавливается величины объемного расхода рабочей смеси и процентная концентрация кислорода и ксенона в смеси. Установленные величины объемного расхода и концентрации газов в смеси визуально отображаются с помощью матричного индикатора на информационном экране 21, это позволяет контролировать установленные параметры рабочей смеси газов до начала процедуры ингаляции. В процессе работы, микроконтроллер регулятора массового расхода газа 5, исходя из величин заданного суммарного объемного расхода смеси и требуемых концентраций кислорода и ксенона автоматически рассчитывает требуемые величины объемного расхода (в л/мин) по каждой из газовых компонент; эта информация также выводится на матричное табло информационного экрана 21.
При подаче, с помощью клавиатуры управления, сигнала на начало режима ингаляции, блок управления фиксирует, выводит на экран и хранит в памяти параметры и все режимы проводимой процедуры. В процессе эксплуатации устройства, блок управления осуществляет анализ величин давления в баллонах по показаниям датчиков давления 4 и, если измеренные величины давления находятся в установленных пределах (4-5 бара), дальнейшая работа устройства происходит с мигающими параметрами на экране, а при давлении 4 бара и ниже, выводится информация о невозможности работы устройства и необходимости заправки соответствующего газа в баллон. При этом блок управления прекращает подачу смеси в дыхательный контур. При давлении ниже 3 бар, устройство для понижения давления газа в баллоне 3 не пропускает газ из баллона в дыхательный контур.
Кроме этого, если в процессе регулировки требуемых значений расходов (по любой компоненте - кислород или ксенон) получить не удается, микроконтроллер блока управления выключает электроуправляемые регуляторы массового расхода газа 5, закрывая подачу газов в газовую магистраль, и выводит на матричное табло информацию о невозможности получения газовой смеси требуемой величины объемного расхода или концентрации с указанием того, по какому из параметров не достигнуто необходимое значение. Применение датчика кислорода 15, установленного непосредственно в дыхательном мешке, позволяет исключить возникновение ситуаций, когда по каким-либо причинам содержание кислорода в газовой смеси станет ниже минимально возможного уровня; в этом случае микроконтроллер блока управления, также автоматически отключит регуляторы массового расхода газа 5, исключая дальнейшую подачу газовой смеси и выведет на матричное табло соответствующую информацию о причинах прерывания процедуры ингаляции. Процедура ингаляции может быть остановлена или прервана по команде, полученной с клавиатуры управления; при этом на матричное табло будет выведена информация о суммарном времени процесса ингаляции, объеме (в литрах) кислорода и ксенона, полученных пациентом в процессе ингаляции, а также средний за весь цикл ингаляции процент содержания углекислого газа в газовой среде, выдыхаемой пациентом.
Микроконтроллер блока управления обеспечивает следующие режимы ингаляции:
- по времени, когда микроконтроллер производит отключение регуляторов массового расхода газа 5 по истечении заданного времени режима ингаляции пациента (например, 10 с, 20 c и др., но не более 5 мин),
- по получении пациентом заданного объема ксенона в газовой смеси - указанные режимы работы устройства устанавливаются непосредственно перед началом режима ингаляции и могут быть выбраны для каждого пациента индивидуально;
Использование в данном устройстве массовых расходомеров для получения газовых смесей с требуемой концентрацией кислорода и ксенона позволяет отказаться от применения дорогостоящего и сложного в работе, требующего постоянного квалифицированного обслуживания, газоанализатора.
Примененные в устройстве массовые расходомеры позволяют измерять концентрацию кислорода и ксенона в рабочей смеси с высокой точностью, не требуя своей калибровки перед началом процедуры ингаляции, используя при этом известные стандартные параметры газов, полученные для нормальных условий.
Предложенная схема устройства позволяет установить требуемый режим работы до начала процедуры ингаляции пациента, не требуя от обслуживающего персонала непрерывной регулировки объемных расходов кислорода и ксенона непосредственно в процессе процедуры ингаляции для получения требуемых соотношений газовых компонент, что крайне затруднено при изменении давления на выходе из газовых баллонов за счет изменения объема газа в них в процессе ингаляции.
Использование в устройстве датчиков давления в каналах подачи кислорода и ксенона, а также датчика кислорода, установленного на выходе из дыхательного мешка, позволяет исключить возникновение аварийных ситуаций, связанных с малым количеством газа в баллонах высокого давления, а также в случаях, когда содержание кислорода в газовой смеси станет ниже минимально допустимого, по медицинским требованиям, уровня.
Использование в устройстве предохранительного клапана, позволяет исключить повышение давления в дыхательном контуре выше рабочего. Датчиком концентрации углекислого газа контролируется процесс очищения газовой смеси в течение всей процедуры ксенонотерапии.
Блок управления обеспечивает подключение к нему компьютера, планшета или телефона с использованием беспроводной системы связи, что позволяет управлять устройством дистанционно и соответствовать современным требованиям телемедицины.
Промышленная применимость.
Мобильный аппарат ингаляционной терапии смесями инертных газов с кислородом может быть осуществлен специалистом на практике и при осуществлении обеспечивает реализацию заявленного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для полезной модели.
В соответствии с предложенной полезной моделью изготовлен опытный образец мобильного аппарата ингаляционной терапии смесями инертных газов с кислородом. Был испытан аппарат в различных режимах.
2
Было показано, что за счет того, что мобильный аппарат ингаляционной терапии смесями инертных газов с кислородом, включает в себя расположенные в едином корпусе баллоны с газами, каждый из которых соединен с устройством для понижения давления газа в баллоне, заправочным устройством, регулятором массового расхода газа в баллоне и узлом подачи смеси газов пациенту, который включает в себя дыхательный контур с маской, при этом дыхательный контур состоит из соединительных трубок, фильтра, предохранительного клапана, дыхательного мешка, дыхательной маски, клапана вдоха, клапана выдоха, влагоотделителя и отделителя СО, кроме того, каждый баллон с газом, устройство для понижения давления газа в баллоне, заправочное устройство указанного баллона выполнены в виде единого сменного блока с возможностью заправки баллона газом без снятия баллона и разборки единого сменного блока, а также без разделения баллона от устройства для понижения давления газа в баллоне, при этом каждый единый сменный блок включает в себя устройство остаточного давления газа в баллоне указанного единого сменного блока, каждый единый сменный блок включает в себя датчик контроля давления газа в баллоне указанного единого сменного блока, и каждый единый сменный блок включает в себя регулятор массового расхода газа в баллоне, кроме того, мобильный аппарат включает в себя пневматическое соединение, выполненное с возможностью подсоединения дыхательного контура к каждому сменному блок, и достигается заявленный технический результат, а именно: исключена отбраковка баллонов из-за отсутствия в них остаточного давления газа и возможность производить заправку газом, не разбирая единый сменный блок, то есть не разделяя баллон от устройства для понижения давления газа в баллоне и других устройств единого сменного блока.