УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ НОРМОБАРИЧЕСКОЙ ГИПЕРОКСИ- И ГИПОКСИТЕРАПИИ
INTERMITTENT NORMOBARIC HYPEROXI- AND HYPOXITHERAPY APPARATUS

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для повышения устойчивости организма при разнообразных патологических состояниях, например, в практике лечения бронхиальной астмы, гипопластической и железодефицитной анемии, хронических лейкозах, нейроциркулярной дистонии, гипертонической болезни, ожирении и других, а также для лечения и профилактики респираторных, циркулярных и метаболических нарушений, повышения неспецифической резистентности и компенсаторных возможностей организма, снижения побочного действия ионизирующей радиации на организм и т.п.
В медицине широко используются способы и устройства для нормобарической оксигенотерапии, при которых больной вдыхает обогащенную кислородом дыхательную смесь (см., например, патент США №4281651, A61M 16/00, 1981, патент США №4326513, A61M 16/00, 1982, патент США №5172687, A61C 10/00, 1992 или заявку Великобритании №1526957, A61M 16/00, 1978).
Для получения газовых гипоксических смесей широко используются устройства, работающие на принципе респирации (см., например, а.с. №1335294, A61M 16/00, 1985 или а.с. №1826918, A61M 16/00, 1991).
Однако эти устройства не обеспечивают изменения состава смеси по требуемому закону с достаточной скоростью.
Наиболее близким к предложенному устройству является устройство для комплексной оксигено- и гипокситерапии (патент России №2121854, A61M 16/10).
Устройство включает в себя последовательно подключенные компрессор, используемый в качестве источника давления, модуль газоразделения и вентиль, последовательно соединенный с датчиком расхода. Модуль газоразделения снабжен пакетом газоразделительных мембран с возможностью получения на его выходах гипоксической и гипероксической смесей, при этом выходы модуля газоразделения соединены с выходными патрубками устройства, один непосредственно, другой - через вентиль и датчик расхода. Респираторный узел устройства выполнен с переключателем потока, входы которого соединены с выходными патрубками устройства, а переключатель потока соединен с блоком управления. Кроме того, устройство может содержать кроме компрессора, используемого в качестве источника давления, вакуумный компрессор для подачи отходящего потока на вход компрессора.
Однако и данному устройству присущи недостатки, обусловленные использованием дополнительного вакуумного насоса, что приводит к увеличению массы и габаритов устройства, а также высокие эксплуатационные расходы. Кроме того, переключатель гипоксического и гипероксического потоков выполнен совместно с респираторным узлом, что увеличивает громоздкость узла и создает неудобство для пациента. Переключатель потоков выполнен без сбросных выходов гипоксического и гипероксического потоков, что может привести к изменению режима работы мембранного аппарата, а программы, вводимые в блок управления, не учитывают текущего состояния пациента, подвергающегося экспозиции гипоксической и гипероксической воздушной смеси.
Целью изобретения является интенсификация лечебного и тренировочного процессов, повышение эффективности способа и сокращение времени проведения одного сеанса и периода лечения или тренировки в целом, возможности подбора индивидуального состава гипоксической смеси и повышения безопасности, а также создание эффективного, недорогого, простого, автономного и надежного устройства для периодической нормобарической гиперокси- и гипокситерапии.
Указанный результат достигается тем, что устройство для проведения комплексной периодической нормобарической гиперокси- и гипокситерапии, содержащее последовательно подключенный компрессор, используемый в качестве источника давления, модуль газоразделения и регулирующий вентиль, снабжено модулем газоразделения с возможностью получения на его выходах гипоксической и гипероксической смесей, при этом выходы модуля газоразделения соединены с входами переключателя потоков, один через эжектор, а другой - через регулирующий вентиль.
При этом устройство может быть размещено в корпусе как совместно с компрессором с одним входным и с таким количеством выходных патрубков, сколько пациентов одновременно обслуживается устройством, так и отдельно от компрессора, и снабжено респираторным узлом, который может быть вынесен за пределы устройства на необходимое расстояние.
Рекомендуется также между компрессором и модулем установить фильтр-влагоотделитель и регулятор-стабилизатор давления питающего мембранный аппарат воздуха.
Рекомендуется также между модулем газоразделения и респираторным узлом гипоксикатора установить увлажнитель и/или ароматизатор.
Целесообразно устройство выполнить с переключателем потоков, один выход которого подсоединяется к пневмомагистрали для соединения с респираторным узлом, а второй соединен с окружающей атмосферой, а также снабдить устройство блоком управления, который может управлять режимами работы переключателя потоков.
При этом блок управления может быть выполнен в виде микроконтроллерного исполнительного блока, реагирующего на входные сигналы, поступающие с датчика пульса, датчика наполнения кислородом гемоглобина крови пациента, датчика внимания пациента и датчика кислорода или датчика режима работы мембранного аппарата, и выполняющего переключение распределительного устройства в соответствии с алгоритмом работы, записанным в памяти микроконтроллера, состоянием датчиков и параметрами, введенными в исходное меню блока управления. В блок управления перед процедурами вводятся необходимые параметры экспозиций гипероксическими и гипоксическими смесями.
На фиг.1 изображено предлагаемое устройство.
Устройство для проведения периодической нормобарической гиперокси- и гипокситерапии содержит компрессор 1, используемый в качестве источника давления, фильт-влагоотделитель 2, регулятор-стабилизатор давления 3, модуль газоразделения 4, регулирующий вентиль 5 и эжектор 6. Аппарат 4 имеет один вход и два выхода - выход гипоксической смеси и выход гипероксической смеси. К выходу гипоксической смеси (выход модуля газоразделения, через который выходит воздух, обедненный кислородом) подсоединен регулирующий вентиль 5 и отвод, снабженный дросселем 14 для подачи смеси на газоанализатор 13. Диапазон изменения концентрации кислорода в гипоксической смеси составляет от 1 до 18%. К выходу гипероксической смеси (выход модуля газоразделения, через который выходит воздух, обогащенный кислородом) присоединен эжектор 6, который питается от компрессора 1 через фильтр 2, стабилизатор давления 3 и дроссель 15. Диапазон изменения концентрации кислорода в гипероксической смеси составляет от 25 до 45%. В качестве модуля воздухоразделения используется мембранный газоразделительный аппарат.
Мембранный аппарат может быть плоскорамного, половолоконного или рулонного типа. Кроме мембранного аппарата в качестве модуля газоразделения могут быть использованы другие устройства разделения воздуха, например, такие как модули короткоцикловой адсорбции и т.д.
Воздушная смесь после вентиля 5 и эжектора 6 поступает в переключатель потоков 7. Один выход переключателя потоков 7 соединен с выходным патрубком устройства, к которому присоединена пневмомагистраль 10, а второй выход сообщается с окружающей атмосферой. Переключатель потоков 7 соединен с выходом блока управления 12, который выдает сигналы на работу этого узла.
На сриг.2 изображен респираторный узел пациента 20, который содержит входной патрубок 21, реверсивный дыхательный клапан 22, состоящий из клапанов 25 и 26 (Фиг.3), резервный мешок 23 и дыхательную маску 24. Между выходом переключателя потоков 7 и респираторным узлом пациента находятся увлажнитель/ароматизатор 8 и пневмомагистраль 10.
Рассмотрим более подробно работу устройства. Компрессор 1 (Фиг.1) всасывает воздух через патрубок 9 и подает его на фильтр-влагоотделитель 2, где сжатый до давления Р1 воздух очищается от механических частиц и капель сконденсированной влаги. Затем очищенный воздух подается на стабилизатор давления 3 и с него на вход газоразделительного аппарата 4. В газоразделительном аппарате под действием перепада давления кислород проникает через мембрану. Таким образом, поток, прошедший через мембрану, обогащается кислородом, а поток, не проникший через мембрану (остаточный), обогащается азотом. Концентрация азота в остаточном потоке зависит от:
1. Отношения скорости проникания кислорода к скорости проникания азота через мембрану (коэффициент селективности), что является характеристикой газоразделительного мембранного аппарата.
2. Давления воздуха, подаваемого в мембранный аппарат.
3. Соотношения величины проникшего потока к питающему потоку.
Проникший поток зависит от параметров мембранного аппарата (проницаемости мембраны) и давления. Поскольку давление воздуха на входе в мембранный аппарат стабилизировано стабилизатором давления 3, то величину проникшего потока можно считать постоянной. Меняя величину питающего потока, который является суммой проникшего и остаточного потоков, т.е. меняя величину остаточного потока, можно менять концентрацию азота в остаточном потоке.
Для регулировки концентрации азота после мембранного аппарата установлен регулирующий вентиль 5, который управляется либо вручную, либо посредством блока управления 12 на основе показаний газоанализатора 13.
Поскольку давление остаточного потока незначительно отличается от входного давления, то подача его к пациенту не представляет трудностей. Проникший же поток имеет давление, мало отличающееся от атмосферного, т.е. недостаточное то для того, чтобы его доставить к респираторному узлу пациента 20. Для преодоления этого состояния проникший (гипероксический) поток снабжен эжектором 6, который питается сжатым воздухом, поступающим от стабилизатора давления. Поток сжатого воздуха создает разряжение в полости проникшего потока, таким образом вытягивая гипероксический поток из мембранного аппарата и под небольшим давлением, достаточным для преодоления пневматического сопротивления переключателя потоков 7, увлажнителя/ароматизатора 8, пневмомагистрали 10 и клапанов 25 и 26 респираторного узла 20, подается в респираторный узел. Оба потока, и гипоксический и гипероксический, подаются на переключатель потоков 7, работа которого регулируется блоком управления 12. Переключатель потоков 7 имеет два входа и два выхода. К его входам подключены гипероксический и гипоксический выходы мембранного аппарата 4, гипероксический - через эжектор 6, а гипоксический - через регулируемый вентиль 5. К одному выходу переключателя потоков 7 подключена пневмомагистраль 10 для подачи газовой смеси к респираторному узлу пациента 20, который может находиться на достаточном удалении от устройства. Второй имеет свободный выход в атмосферу, для того чтобы не изменялись параметры работы мембранного аппарата при переключении потоков, т.е. когда к респираторному узлу подается гипоксическая смесь, гипероксическая смесь сбрасывается в окружающую атмосферу и наоборот.
Респираторный узел пациента 20 содержит входной патрубок 21, достаточный для подсоединения пневмомагистрали, реверсивный дыхательный клапан 22, резервный мешок 23 и дыхательную маску 24. Гипоксический или гипероксический поток, попадая из пневмомагистрали 10 во входной патрубок 21, распределяется между резервным мешком 23 и реверсивным дыхательным клапаном 22. Поскольку первый клапан 25 реверсивного дыхательного клапана 22 имеет небольшое пневматическое сопротивление, то часть потока выходит не через маску, а накапливается в резервном мешке 23. При вдохе выходной клапан 26 закрывается, а к пациенту попадает поток из резервного мешка 23 и пневмомагистрали 10. При выдохе выходной клапан 26 открывается, а клапан 25 закрывается и весь поток направляется в резервный мешок 23.
Количество респираторных узлов пациента ограничено только производительностью устройства по гипоксической и гипероксической смеси и количеством переключателей потоков. Для комфортного дыхания на каждого пациента должно приходиться не менее 12 литров в минуту смеси. Каждый респираторный узел подсоединен к своему переключателю потоков 7.
Блок управления 12 выполнен на базе микроконтроллера и работает следующим образом. В первый период времени блок управления включает переключатель потоков 7 таким образом, что к пациенту в респираторный узел подается гипоксическая воздушная смесь, а гипероксическая сбрасывается в окружающую атмосферу. Через определенное время, предварительно введенное в блок управления, блок управления переводит переключатель потоков в такое состояние, когда к пациенту подается гипероксическая смесь, а гипоксическая сбрасывается в атмосферу. Этот процесс повторяется столько раз, сколько периодов экспозиции гипоксии было предустановленно в блоке управления.
Таким образом, устройство для проведения комплексной периодической нормобарической гиперокси- и гипокситерапии способствует интенсификации лечебного и тренировочного процессов, повышению эффективности способа и сокращению времени проведения одного сеанса и периода лечения или тренировки в целом, возможности подбора индивидуального состава гипоксической смеси и повышению безопасности.