УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ ОКСИГЕНО- И ГИПОКСИТЕРАПИИ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1998 года по МПК A61M16/10 

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для лечения и профилактики распираторных, циркулярных и метаболических нарушений, лечения ряда 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 N 4281651, A 61 M 16/00, 1981, патент США N 4326513, A 61 M 16/00, 1982, патент США N 5172687, A 61 G 10/00, 1992 или заявку Великобритании N 1526957, A 61 M 16/00, 1978).

Для получения газовых гипоксических смесей широко используются устройства, работающие на принципе респирации (см., например, а.с. N 1335294, A 61 M 16/00, 1985 или а.с. N 1826918, A 61 M 16/00, 1991).

Однако эти устройства не обеспечивают изменения состава смеси по требуемому закону с достаточной скоростью.

Наиболее близкой к предложенному устройству является гипербарическая камера, которая при условии подачи в нее смеси с пониженным содержанием кислорода может быть использована в качестве гипоксикатора (патент США N 4296743, A 61 H 31/02, 1981). Камера включает в себя корпус с патрубками, вентили, таймер, усилитель, увлажнитель, датчик расхода и датчик давления, причем все перечисленные элементы выполнены механическими и единственным источником энергии является давление газа, который подается от смесителя.

Однако и данному устройству присущи недостатки, обусловленные использованием баллонных источников газовой смеси: высокие масса и габариты, неавтономность, высокие эксплуатационные расходы.

Таким образом, техническим результатом, ожидаемым от использования изобретения, является интенсификация лечебного и тренировочного процессов, повышение эффективности способа и сокращение времени проведения одного сеанса и периода лечения или тренировки в целом, а также создание эффективного, недорогого, простого, автономного и надежного устройства для комплексной оксигено- и гипокситерапии.

Указанный результат достигается также тем, что известное устройство для оксигено- и гипокситерапии, содержащее источник давления и датчик расхода, снабжено последовательно подключенными компрессором, используемым в качестве источника давления, модулем газоразделения и вентилем, последовательно соединенным 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, с другой - через вентиль и датчик расхода.

Рекомендуется также между модулем газоразделения и выходным патрубком гипоксикатора устанавливать фильтр и/или увлажнитель.

Кроме того, устройство может быть снабжено вентилятором компрессора.

При этом устройство может быть размещено в корпусе с входным и двумя выходными патрубками и снабжено респираторным узлом, вторым датчиком расхода и вторым вентилем, входной патрубок сообщается с воздухозаборником компрессора, второй выходной патрубок модуля газоразделения соединен через второй вентиль со вторым датчиком расхода, а выходные патрубки корпуса соединены с одной стороны с респираторным узлом, а с другой - с датчиком расхода, циферблаты которых и элементы управления вентилем установлены на корпусе.

Целесообразно также снабдить устройство блоком управления, а распираторный узел выполнить с переключателем потока, при этом выходы блока управления могут быть соединены с управляющими входами переключателя потока и вентиля.

При этом блок управления может быть выполнен в виде генератора импульсов с задатчиком, счетчика, инвертора, ключа, порогового блока и блока выделения модуля, причем выход генератора импульсов соединен со входами счетчика, ключа и инвертора, выход которого соединен с выходом ключа и входами блока определения модуля и порового блока, выходы которого образуют выходы блока управления, и выход счетчика подключен к управляющему входу ключа.

Кроме того, блок управления может быть снабжен фильтром, установленным между выходом генератора импульсов и входами инвертора и ключа.

Кроме того, устройство для комплексной оксигено- и гипокситерапии, содержащее компрессор, используемый в качестве источника давления, и датчик расхода, может быть снабжено вакуумным компрессором, последовательно соединенными 1 и 2 модулями газоразделения и вентилем, модули газоразделения могут быть снабжены пакетом газоразделительных мембран с возможностью получения на 1 и 2 выходах гипоксической и гипероксической смесей соответственно, при этом воздухозаборник вакуумного компрессора соединен со вторым выходом второго модуля газоразделения, выход вакуумного компрессора соединен с воздухозаборником компрессора, а первый выход второго модуля газоразделения и второй выход первого модуля газоразделения подключены через вентиль и датчик расхода к выходному патрубку устройства.

При этом вентилятор может быть установлен с возможностью обдува компрессора и вакуумного компрессора.

При этом модуль газоразделения может быть выполнен в виде полого цилиндрического корпуса с входным и двумя выходными патрубками, первый выходной патрубок соединен с осевым коллекторным каналом пакета газоразделительных мембран, снабженного газонепроницаемыми прокладками, упругими тарельчатыми диафрагмами с профилированным центральным отверстием, а газоразделительные мембраны могут быть выполнены на пористых прокладках.

Кроме того, модуль газоразделения может быть снабжен опорным цилиндром с боковыми отверстиями, установленным на оси пакета газоразделительных мембран и образующим коллекторный канал.

Рекомендуется выполнять тарельчатые диафрагмы вогнутыми и ориентировать вогнутой частью в сторону входного патрубка модуля газоразделения.

Целесообразно также тарельчатые диафрагмы выполнять профилированными, с двухсторонними выступами.

Кроме того, пакет газоразделительных мембран может быть снабжен втулками с боковыми фланцами, между которыми размещены тарельчатые диафрагмы.

При этом втулки могут быть выполнены с двухсторонними выступами, расположенными на внутренней поверхности втулок.

На фиг. 1 и 2 представлены функциональные схемы двух вариантов устройства для осуществления способа (в дальнейшем, для простоты, устройство называется гипоксикатором). На фиг. 3 изображен разрез модуля газоразделения, а на фиг. 4, 5 приведена втулка (вид спереди и сбоку). На фиг. 6 и 7 приведены варианты соединения корпуса устройства с маской или масками, т. е. варианты выполнения распираторного узла, а на фиг. 8 показано подключение блока управления. Выполнение блока управления приведено на фиг. 9, а на фиг. 10 а-е показаны варианты изменения концентрации кислорода в смеси в течение сеанса.

Показанный на фиг. 1 гипоксикатор содержит последовательно соединенные компрессор 1, модуль газоразделения 2, фильтр 3, вентиль 4 и датчик расхода 5. Элементы 1 - 5 вместе с вентилятором 6 могут быть установлены в переносном корпусе 7 с входным патрубком 8, выходным кислородным патрубком 9 и выходным азотным патрубком 10.

В представленном на фиг. 2 устройстве модуль 2 выполнен в виде двух модулей газоразделения 11, 12. На выходе модуля 12 включен увлажнитель 13. Гипоксикатор содержит также компрессор 14 и вакуумный компрессор 15, воздухозаборник которого соединен с кислородным патрубком модуля 12 (вторым выходным патрубком модуля газоразделения). Выходной патрубок 16 датчика 5 может быть подключен к камере (или маске, респираторному узлу) 17.

Модуль газоразделения (фиг. 3) размещен в цилиндрическом корпусе 18 с основанием 19, 20, входным патрубком 21 и выходными 22, 23. Последний патрубок является продолжением коллекторного канала пакета, расположенного в полости корпуса 18 соосно с ним. Указанный пакет может удерживаться опорным цилиндром 24 с отверстиями в месте расположения пористых прокладок или втулками 26. Пакет образован газонепроницаемыми прокладками 25, втулками 26, на которых установлены упругие тарельчатые диафрагмы 27, и пористыми прокладками 28, на поверхности которых расположены твердоэлектролитные газоразделительные мембраны (не показаны).

Втулки 26 имеют вид кольца с фланцами 29 и внутренними двусторонними выступами 30. На фланцах 29 выполнена кольцевая проточка 31.

Выходной патрубок 10 (фиг. 1) может быть подключен к маске 32 (камере, респираторному узлу).

На фиг. 2 показано также, что выходное давление компрессора 14 равно P₁, а проценты указывают содержание азота в смеси.

Как показано на фиг. 6 и 8, устройство вентиля 4, т. е. элемента, способного плавно уменьшать расход дыхательной смеси, может содержать переключатель 33 потока, входящий в состав респираторного узла и подключенный патрубком 34 к единственной маске 35 (фиг. 6). В другом варианте выполнения респираторного узла патрубки 22 и 23 подключены к маскам 36 и 37 (фиг. 7), а вместо переключателя 33 в состав устройства входит индикатор 39 (фиг. 8).

Блок 38 (фиг. 9) включает генератор 40 импульсов с задатчиком 41, инвертор (аналоговый) 42, ключ 43, счетчик (кольцевой) 44, блок 45 выделения модуля напряжения и пороговый блок 46.

Особенностью предлагаемого устройства является то, что в нем отсутствуют баллоны с газом, а вместо датчика кислорода использован датчик расхода 5, который градуируется вместе с компрессором 1 и модулем 2 в составе гипоксикатора, что позволяет существенно снизить массу, габариты и стоимость устройства.

Вентиль 4 может быть установлен также на входе или выходе модуля 2, на выходе датчика 5. Если устройство содержит две маски 36, 37, удобно воспользоваться двумя вентилями 4 (с общим или раздельным управлением), установленными в обоих газовых каналах. Если в устройстве респираторный узел включает одну маску 35 с переключателем 33, целесообразно оба потока (гипоксический и гипероксический) направить черед вентиль 4 (фиг. 2), конструкция которого при этом несколько усложнится: на входе вентиля которого при этом несколько усложнится: на входе вентиля устанавливают тройник. То же относится к фильтру 3, датчику 5 и увлажнителю 13, которые могут быть установлены в каждом канале или после точки объединения газовых потоков.

Диафрагмы 27 представляют собой тарелки с круглым центральным отверстием и прилегающими к нему отдельными равномерно расположенными периферийными отверстиями для прохода воздуха возможно ближе к оси тарелки. Диафрагмы 27 могут быть также выполнены с одним центральным отверстием сложной формы, например в виде окружности с выступами или впадинами, по форме напоминающим цветок ромашки. Двусторонние выступы (не показаны) равномерно располагаются по поверхности диафрагмы 27.

Выполнение блока 38 также может быть различным, например в качестве блока 38 можно воспользоваться программируемым таймером, микропроцессором, однако представленное на фиг. 9 выполнение проще.

Разумеется в составе гипоксикатора может быть использован и иной модуль газоразделения из числа известных (см., например, патент Франции N 9006316, B 01 D 46/54, 1990). Однако применение вышеописанного модуля предпочтительно, так как обеспечивает высокую степень разделения, высокую производительность устройства в целом, а также позволяет наиболее точно связывать состав смеси с расходом газа.

Как явствует из изложенного, модуль газоразделения представляет собой один или несколько соединенных последовательно модулей.

Рассмотрим более подробно работу устройства. Компрессор 1 всасывает воздух через патрубок 8 и подает его через патрубок 21 в полость модуля 2 (11, 12) под давлением P₁, превышающим атмосферное давление. По мере прохождения воздуха через отверстия диафрагм 27 и над прокладками 28 кислород проникает через газораспределительные мембраны в коллекторный канал и выходит через патрубок 23, а обогащенный азотом воздух поступает в патрубок 22. Через фильтр 3 и/или увлажнитель 13 воздух из патрубка 22 подается в маску 32 или камеру 17. При этом упругость диафрагм 27 и их форма способствуют ламинарному прохождению смеси газов через полость корпуса 18 и одновременно позволяют модулю 11 выдерживать перегрузки при подключении компрессора 1. Этому же способствует форма втулок 26, фиксирующих диафрагмы 27 в пакете.

Частота, форма и скважинность импульсов, формируемых генератором 40, устанавливаются задатчиком 41. Фильтр 47 обеспечивает сглаживание при формировании режима, изображенного на фиг. 10d. Счетчик 44 позволяет через заданное число циклов менять характер воздействия с гипоксического на гипероксический и наоборот (фиг. 10b).

При проведении испытаний устройства концентрация азота на выходе модуля 2 достигала 98%. Изменение состава выходной смеси гипоксикатора обеспечивалось уменьшением выходного давления компрессора 1 и изменением положения элементов управления вентилем 4 и контролировалось датчиком 5.

В то же время устройство для осуществления способа комплексной оксигено- и гипокситерапии является автономным, надежным, недорогим и компактным источником обогащенного и обедненного кислородом воздуха.

Устройство используется для лечения и профилактики респираторных, циркуляторных и метаболических нарушений, лечения ряда инфекционных заболеваний, тренировки спортсменов, повышения неспецифической резистентности и компенсаторных возможностей организма, снижения побочного действия ионизирующей радиации на организм. Технический результат заключается в повышении эффективности, автономности и надежности процедуры. Устройство содержит последовательно подключенные компрессор, используемый в качестве источника давления, модуль газоразделения и вентиль. Последний соединен с датчиком расхода. Модуль газоразделения снабжен пакетом газоразделительных мембран с возможностью получения на его выходах гипоксической и гипероксической смесей. Выходы модуля газоразделения соединены с выходными патрубками устройства, один непосредственно, а другой через вентиль и датчик расхода. 2 с. и 13 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Устройство для комплексной оксигено- и гипокситерапии, содержащее источник давления и датчик расхода, отличающееся тем, что в него введены последовательно подключенные компрессор, используемый в качестве источника давления, модуль газоразделения и вентиль, который последовательно соединен 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, а другой через вентиль и датчик расхода. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него введены фильтр и/или увлажнитель, установленные между модулем газоразделения и выходным патрубком. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в него введен вентилятор компрессора. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно размещено в корпусе с входным и двумя выходными патрубками и снабжено респираторным узлом, вторым датчиком расхода и вторым вентилем, входной патрубок сообщается с воздухозаборником компрессора, второй выходной патрубок модуля газоразделения соединен через второй вентиль с вторым датчиком расхода, а выходные патрубки корпуса соединены с одной стороны с респираторным углом, а с другой - с датчиками расхода, циферблаты которых и элементы управления вентилями установлены на корпусе. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что в него введен блок управления, респираторный узел выполнен с переключателем потока, а выходы блока управления соединены с управляющими входами переключателя потока и вентиля. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что блок управления включает генератор импульсов с задатчиком, счетчик, инвертор, ключ, пороговый блок и блок выделения модуля, при этом выход генератора импульсов соединен с входами счетчика, ключа и инвертора, выход которого соединен с выходом ключа и входами блока определения модуля и порогового блока, выходы которого образуют выходы блока управления, а выход счетчика подключен к управляющему входу ключа. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что в блок управления введен фильтр, установленный между выходом генератора импульсов и входами инвертора и ключа. 8. Устройство для комплексной оксигено- и гипокситерапии, содержащее источник давления и датчик расхода, отличающееся тем, что в него введены вакуумный компрессор, компрессор, используемые в качестве источника давления, последовательно соединенные с первым и вторым модулями газоразделения, и вентиль, модули газоразделения снабжены пакетом газоразделительных мембран с возможностью получения на первом и втором выходах гипоксической и гипероксической смесей соответственно, воздухозаборник вакуумного компрессора соединен с вторым выходом второго модуля газоразделения, выход вакуумного компрессора соединен с воздухозаборником компрессора, а первый выход второго модуля газоразделения и второй выход первого модуля газоразделения подключены через вентиль к выходному патрубку устройства. 9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что в него введен вентилятор, установленный с возможностью обдува компрессора и вакуумного компрессора. 10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что модуль газоразделения содержит полый цилиндрический корпус с входным и двумя выходными патрубками, первый выходной патрубок соединен с осевым коллекторным каналом пакета газоразделительных мембран, снабженного газонепроницаемыми прокладками, упругими тарельчатыми диафрагмами с профилированным центральным отверстием, а газоразделительные мембраны выполнены на пористых прокладках. 11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что модуль газоразделения снабжен опорным цилиндром с боковыми отверстиями, установленным на оси пакета газоразделительных мембран и образующим коллекторный канал. 12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что упругие тарельчатые диафрагмы выполнены вогнутыми и ориентированы вогнутой частью в сторону входного патрубка модуля газоразделения. 13. Устройство по п.10, отличающееся тем, что упругие тарельчатые диафрагмы выполнены профилированными с двусторонними выступами. 14. Устройство по п.10, отличающееся тем, что пакет газоразделительных мембран снабжен втулками с боковыми фланцами, между которыми размещены упругие тарельчатые диафрагмы. 15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что втулки выполнены с двусторонними выступами, расположенными на внутренней поверхности втулок.