СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КИСЛОРОДОМ ПОСТРАДАВШИХ Российский патент 2005 года по МПК C01B13/02 

Изобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано на передовых этапах медицинской эвакуации, в госпиталях, больницах, центрах, санаториях и поликлиниках с применением аппаратов искусственной вентиляции легких (ИВЛ), комплектов ингаляции кислородом и кислородовоздушной смесью для оказания экстренной помощи пострадавшим при ликвидации последствий катастроф, аварий, стихийных бедствий в чрезвычайных ситуациях мирного времени и в полевых условиях при ведении боевых действий в военное время.

Ингалятор кислородом КИ-4.02 предназначен для кислородной терапии кислородом или кислородно-воздушной смесью в стационарных и полевых условиях. Процентное содержание кислорода, обеспечиваемое ингалятором в кислородовоздушной смеси (ИК), составляет 40, 60, 80 и 100% при легочной вентиляции 7,5 л/мин. Ингалятор работоспособен при давлении в кислородных баллонах ингалятора от 19,6 до 1,96 МПа (от 200 до 20 кгс/см²) или от источников кислорода с давлением от 0,59 МПа до 1,18 МПа (6 до 12 кгс/см²). Постоянная подача кислорода составляет 10, 15 и 20 л/мин [1].

Известны полевой ручной аппарат ДП-11 и аппарат ИВЛ ДАР-05, предназначенные для проведения искусственной вентиляции легких, спонтанного дыхания, ингаляции кислородом и кислородовоздушной смесью у раненых (больных) при реанимации, ингаляционном наркозе и оказании неотложной помощи пострадавшим в условиях войсковых медицинских частей и учреждений, служб скорой помощи, спасательных служб, а также при эксплуатации в военных санитарных поездах, санитарных самолетах, речных и морских санитарно-транспортных судах и подвижных комплексов медицинской службы ВС РФ и Минздрава РФ [2, 3]. Аппараты ДП-11 и ДАР-05 имеют возможность подключения к стационарной кислородной сети медицинского учреждения типа КИС-2 и кислородным баллонам с вентилем из комплектов И-2, КИ-ЗМ, КИ-4.02.

Аппарат ДП-11 является единственным на российском рынке, позволяющим производить ИВЛ в условиях воздействия низких температур (до минус 25°С) [2]. Аппарат ДАР-05 обеспечивает управляемую ИВЛ с переключением дыхательного цикла по времени с активным вдохом и пассивным выдохом. Оба аппарата обеспечивают присоединение коробки противогаза к клапану ПОДСОС для проведения ИВЛ в зараженной атмосфере. В комплекты ДП-11 и ДАР-05 входят баллон с редуктором и давлением на выходе от 0,2 до 0,4 МПа, дыхательный мешок емкостью 1,5 л, клапанная коробка, лицевые маски двух типоразмеров [2, 3]. Аппараты ДАР-05 и ДП-11 позволяют осуществлять ИВЛ с расходом кислорода не более 5 л/мин и ингаляцию кислородом или кислородовоздушной смесью 5 или 10 л/мин, отсасывание секрета из верхних дыхательных путей. Максимальная вентиляция - до 20 л/мин. Концентрация кислорода в воздушно-газовой смеси (50%). Ножной аспиратор ДП-11 с сосудом для секрета создает разрежение до 53 кПа и обеспечивает возможность создания пневмоудара для интенсификации отсасывания [2].

Комплект ДАР-05 обеспечивает совместную работу с аппаратом ингаляционного наркоза "НАРКОН-2" [3].

Известна кислородная ингаляционная станция КИС-2.02, предназначенная для кислородной терапии в полевых условиях. Пульт станции работает при давлении кислорода на входе (4-15) МПа и (0,8-1.0) МПа. Производительность пульта составляет не менее 330 л/мин при давлении на выходе из пульта не менее 0,56 МПа. Производительность ингаляции кислородом при давлении на входе 0,56 МПа и любой концентрации кислорода в смеси на выходе составляет до 15 л/мин на каждом выдохе из ингалятора [4].

Концентрация кислорода в кислородно-воздушной смеси на выходе из ингалятора, при давлении на входе 0,56 МПа и потоке не менее 5 л/мин, изменяется ступенчато в пределах 40,60,80 и 100%. С помощью станции КИС-2.02 можно осуществлять ингаляцию кислородом или кислородно-воздушной смесью до 20 пациентов одновременно (также и с использованием противогазовых коробок), ингаляцию аэрозолями лекарственных веществ до 2 пациентов одновременно, отсос жидкости из дыхательных путей до 2 пациентов одновременно и кислородное обеспечение наркозных аппаратов типа "Наркон-2", до 2 аппаратов одновременно [4].

Аппарат искусственной вентиляции легких (ИВЛ) типа "Фаза-11" предназначен для проведения ИВЛ во всех случаях, когда требуется замещение частично или полностью нарушенного самостоятельного дыхания. Он может работать с любым наркозным аппаратом, по любой системе дыхания, обеспечивая проведение управляемой ИВЛ как с активным, так и с пассивным выдохом. Аппарат "Фаза-11" позволяет управлять частотой дыхания вручную при помощи пульта дистанционного управления. Диапазон регулирования минутной вентиляции при автоматическом режиме составляет (1,5-37) л/мин. Диапазон регулирования частоты дыхания при автоматическом управлении составляет (10-40) дых/мин, при высокочастотном режиме - (40-160) дых/мин. Выдох - пассивный [5].

Переносной аппарат ингаляционного наркоза (ИН) "Наркон-2" позволяет производить наркоз в любых лечебных учреждениях, военно-полевых условиях и условиях скорой помощи по открытому, полуоткрытому и полузакрытому маятниковому контурам дыхания и искусственную вентиляцию легких (ИВЛ) с помощью портативного аппарата "Пневмат-1" или дыхательного мешка типа Амбу [6].

Техническим решением, выбранным в качестве устройства-аналога, является устройство для снабжения кислородом с термохимическим генератором кислорода и составом твердого кислородовыделяющего элемента, - патент РФ N2149136 на изобретение, автора А.Т.Логунова, по заявке N98116786/12 от 11.09.98 г., опубл. 20.05.2000 г., бюл. N14 [7]. Устройство для снабжения кислородом включает термохимический генератор кислорода, ресивер, систему трубопроводов с контрольно-измерительной и запорно-регулирующей аппаратурой и средство подключения к потребителю. В ресивере размещен слой адсорбера. На трубопроводе, соединяющем выход термохимического генератора с ресивером и средством подключения к потребителю, установлен холодильник. Устройство-аналог содержит также корпус термохимического генератора кислорода с газоотводящим штуцером, а в корпусе генератора кислорода размещен кислородный патрон в виде брикета из кислородовыделяющего состава с отверстием, в которое вставлен нагреватель в герметичном кожухе. При этом кислородный патрон имеет защитную оболочку, наружная поверхность которой выполнена в виде винтовой оплетки из тонкой металлической ленты-фольги, соседние витки которой перекрывают друг друга, а внутренняя часть защитной оболочки представляет собой сплошную непроницаемую поверхность.

Состав твердого кислородовыделяющего элемента содержит, мас.%: перхлорат натрия 70-80; кремний 1,0-2,5; надпероксид и/или пероксид натрия - остальное [7].

Основными недостатками устройства-аналога являются следующие.

1) Отсутствует конкретная взаимосвязь устройства для снабжения кислородом и термохимического генератора с промышленными кислородными комплектами-приборами потребителями кислорода, например, с аппаратами ДП-11, ДАР-05, ингаляторами КИ-4.02 и другими комплектами; сами потребители кислорода также не указаны.

2) Конструкция средства подключения к потребителю отсутствует и его техническое решение технологически не раскрыто.

3) Система трубопроводов с контрольно-измерительной и запорно-регулирующей аппаратурой в аналоге отсутствуют и требуют конкретного технического решения.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве устройства-прототипа, является установка для получения кислорода из атмосферного воздуха, - патент РФ N2140806 на изобретение патентовладельца - Конструкторского бюро "Арматура", автора А.Т.Логунова, по заявке N98122564/12. - Приоритет от 08.12.98 г., опубликован 10.11.1999 г. - Бюл. №31. - М.: ФИПС РОСПАТЕНТ [8].

Установка для получения кислорода из атмосферного воздуха включает адсорбционный концентратор кислорода, содержащий ресивер, два заполненных сорбентом адсорбера, компрессор с блоком осушки и систему управления, а входные патрубки адсорберов подключены к системе подачи сжатого воздуха, трубопроводы которой соединяют адсорберы с ресивером, источником сжатого воздуха, потребителем кислорода и их между собой. Система управления концентратора включает клапаны адсорбция - десорбция, вентили, сужающие устройства типа расходных шайб, установленные на первом и втором трубопроводах, причем последний соединяет выходные патрубки адсорберов [8]. При этом диаметры отверстий расходных шайб определяют из условия достижения максимальной концентрации кислорода.

Основными недостатками устройства-прототипа являются следующие.

1) Отсутствует конкретная взаимосвязь установки для получения кислорода из атмосферного воздуха - адсорбционного концентратора кислорода с промышленными кислородными комплектами - приборами потребителями кислорода, например, с аппаратами ИВЛ ДАР-05, ДП-11, "Фаза-11", ингаляционного наркоза типа "НАРКОН-2" и ингаляции кислородом типа КИС-2.02 (КИ-4.02), сами потребители кислорода даже не приведены.

2) Конструкция средства подключения к потребителю отсутствует и его техническое решение технологически также не раскрыто.

3) Система трубопроводов с контрольно-измерительной и запорно-регулирующей аппаратурой, индикаторы работы и органы управления в прототипе отсутствуют и требуют конкретного технического решения.

Основным недостатком кислородных ингаляторов типа КИ-4.02 и аппаратов искусственной вентиляции легких типа ДП-11, ДАР-05 и др. является то, что используемые в настоящее время в них стандартные газовые баллоны емкостью 2 л, заполненные кислородом с рабочим давлением 15 МПа (150 кгс/см²), при хранении, транспортировании и эксплуатации требуют защиты от ударов, нагрева, попадания пуль, осколков снарядов и других факторов, воздействие каждого из которых может стать причиной взрыва баллона с кислородом. Более того, транспортирование железнодорожным транспортом требует особых условий как грузов взрывоопасных, а авиацией транспортировка вообще запрещена. Дополнительные трудности и, соответственно, значительные затраты возникают при транспортировании отработавших кислородных баллонов до пунктов заправки их кислородом.

Для технического обеспечения продолжительной работы носимых аппаратов ИВЛ, ИК, ИН на форсированных режимах необходим источник кислорода, круглосуточно поддерживающий его расход в диапазоне от 50 до 165 нл/мин и давление на выходе не менее 0,66 МПа. Установка разделения атмосферного воздуха в виде адсорбционного концентратора кислорода (АКК) для обеспечения такого диапазона регулирования его производительности, - практически до 9-кратного изменения предельных величин расхода, должна быть либо рассчитана на максимальную (165 нл/мин) величину диапазона, либо оснащена ресивером для аккумулирования такого запаса кислорода с последующим его расходом в требуемом количестве. При этом одновременно должна решаться и проблема бесперебойности подачи кислорода. В первом случае управление такой большой производительностью при сохранении концентрации кислорода по объему не менее 90% возможно только снижением ее величины от расчетной, что приведет к ухудшению всех эксплуатационных и экономических показателей установки получения кислорода из атмосферного воздуха. Во втором случае установка АКК должна быть дополнена значительным по объему ресивером и дожимающим компрессором, степень сжатия которого должна быть не менее 30-35. Создание и включение в состав установки разделения атмосферного воздуха кислородного компрессора для применения в полевых условиях является достаточно сложной технической задачей, приводящей к резкому повышению энергоемкости, стоимости установки в целом и утрате ее важнейших преимуществ. Выход из создавшейся ситуации возможен и достигается путем использования для обеспечения форсированных режимов работы аппаратов ИВЛ, ИК, ИН в диапазоне (50-165) нл/мин сочетания совместной работы двух типов генераторов - АКК и бортовых термохимических генераторов кислорода, взаимодействующих между собой и аппаратами ИВЛ, ИК, ИН с помощью ручной и автоматической коммутации четырех газов (гипероксической газовой смеси ГГС, кислорода, сжатого воздуха, перекиси азота).

Задачей изобретения является повышение эффективности обеспечения кислородом пострадавших на передовых этапах медицинской эвакуации путем увеличения безопасности, мобильности и продолжительности работы аппаратов ИВЛ, ИК, ИН за счет круглосуточного повышения форсированного расхода кислорода в диапазоне (50-165) л/мин при давлении на выходе источника кислорода не менее 0,66 МПа, ручного, без применения инструментов, и автоматического подключения - отключения аппаратов ИВЛ, ИК, ИН к источнику кислорода, а всего мобильного автономного комплекса обеспечения кислородом пострадавших - к источнику электроэнергии.

Поставленная задача решается способом обеспечения кислородом пострадавших, включающим получение гипероксической газовой смеси на основе адсорбционного разделения атмосферного воздуха путем компримирования и подачи сжатого воздуха на два заполненных сорбентом адсорбера с ресивером, последующего концентрирования кислорода и использования его для искусственной вентиляции легких, ингаляции кислородом, ингаляционного наркоза с помощью носимых аппаратов типа ДАР-05, ДП-11, "Фаза-11", комплектов типа КИ-4.02, КИС-2.02 и "Наркон-2". При этом дополнительно производят кислород путем термохимического разложения твердой кислородосодержащей композиции (ТКСК) шашки в реакторах термохимических генераторов кислорода, используемых в качестве запасных ресиверов, которые объединяют вместе с адсорбционным концентратором ГГС в мобильный автономный комплекс обеспечения кислородом передовых этапов медицинской эвакуации. В результате осуществляют бесперебойную, форсированную подачу кислородной смеси от адсорбционного концентратора ГГС и кислорода от термохимических генераторов к аппаратам ИВЛ, ИК, ИН в диапазоне (50-165) л/мин в сочетании с быстрым, без применения инструментов, подключением - отключением с помощью многократной коммутации магистралей аппаратов ИВЛ, ИК, ИН к адсорбционному концентратору ГГС, термохимическим генераторам и воздушному компрессору, аппаратов ИН к баллонам с закисью азота, а также всех блоков мобильного автономного комплекса, включая носимые аппараты ИВЛ, ИК, ИН - к сети электропитания. При этом обеспечивают непрерывную оптическую индикацию давления газов в коммутируемых магистралях ГГС, кислорода, сжатого воздуха и закиси азота, а также визуальный контроль наличия в сети электроэнергии и сигнализацию минимальных пороговых значений давления указанных газов. Для этого входные гибкие армированные шланги магистралей подачи ГГС, кислорода, сжатого газа (от блока компримирования адсорбционного концентратора), закиси азота из баллонов подсоединяют к входным штуцерам с обратными клапанами устройства коммутации газов, а его (коммутатора газов) выходные газовые клапаны для ГГС, кислорода, сжатого воздуха и закиси азота (по два для каждого газа) подсоединяют с помощью выходных гибких шлангов к носимым аппаратам ИВЛ, ИК, ИН. С условием герметичности всех соединений, путем многократной стыковки - расстыковки газовых клапанов со штеккерами, осуществляют автоматическую коммутацию газовых магистралей, по которым на входы аппаратов ИВЛ, ИК, ИН подают следующие газы:

гипероксическую газовую смесь, подводимую от адсорбционного концентратора, с концентрацией кислорода от 40% до 93%, избыточным давлением (0,2-0,4) МПа, температурой, не превышающей температуру окружающей среды более чем на 5°С, расходом от 10 до 20 л/мин;

кислород, подводимый от термохимических генераторов, с концентрацией кислорода 99,3%, избыточным давлением 0,4 МПа, температурой, не превышающей температуру окружающей среды более чем на 5°С, расходом от 20 до 40 л/мин;

воздух, подводимый от блока компримирования адсорбционного концентратора, с избыточным давлением не более 1 МПа, температурой, не превышающей температуру окружающей среды более чем на 5°С, расходом до 100 л/мин;

закись азота, подводимая от баллонов с закисью азота через редуктор, обеспечивающий на выходе избыточное давление (0,2-0,4) МПа.

При коммутации газов обеспечивают возможность подачи одновременно на два выходных газовых клапана ГГС от адсорбционного концентратора, либо кислорода от термохимических генераторов, либо их смеси для обеспечения форсированных (до 165 л/мин) режимов ИВЛ (ИК). Причем в последнем случае осуществляют автоматическое переключение на подачу кислорода от термохимических генераторов при отказе адсорбционного концентратора или снижении давления ГГС ниже допустимого предела, обеспечивают подачу на вторую пару газовых клапанов сжатого воздуха от блока компримирования адсорбционного концентратора, при этом отключают подачу ГГС, а на третью пару газовых клапанов подают закись азота из газовых баллонов с редуктором, причем выбор подачи на легкоразъемные выходные газовые клапаны сжатого воздуха, ГГС, кислорода (по два для каждого газа) или их смеси осуществляют вручную с помощью переключения режимов работы, а подключение носимых аппаратов типа "Фаза-11", ДАР-05, ДП-11, комплектов типа КИС-2.02, КИ-4.02, "Наркон-2" к выходным газовым клапанам коммутатора газов производят с помощью штеккеров выходных шлангов. Оператора комплекса извещают о достижении нижних допустимых значении давления сжатого воздуха, ГГС, кислорода и закиси азота с помощью оптических индикаторов и звуковых сигнализаторов, причем первые извещают с расстояния не менее 1 м в диапазоне освещенности до 200 лк, а вторые-с помощью импульсных звуковых сигналов, у которых частота импульсов (150-1000) Гц, длительность импульса (150-200) мс и амплитуда - 80 Дб.

В проанализированной литературе не выявлено источников, описывающих данную совокупность отличительных признаков, и предлагаемое техническое решение явным образом не следует для специалиста из уровня современной техники. Таким образом, оно соответствует критериям изобретения "новизна" и "изобретательский уровень".

Предлагаемое изобретение может быть использовано в экстремальной, войсковой, авиационной, морской и космической медицине и, таким образом, оно соответствует критерию изобретения "промышленная применимость".

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с ближайшими аналогами и прототипом показывает, что предлагаемый способ обеспечения кислородом пострадавших соответствует критерию изобретения "новизна", потому что он отличается от известных устройств новыми элементами и взаимосвязями. Заявляемый способ обеспечения кислородом пострадавших позволяет значительно повысить эффективность войскового и госпитального звеньев медицинской службы, расширить возможности по осуществлению лечения и спасения пострадавших. Это дает право сделать вывод о его соответствии критерию "существенные отличия".

Заявляемый способ обеспечения кислородом пострадавших работает следующим образом, и реализуют его путем использования следующих элементов кислородных генераторов мобильных автономных комплексов обеспечения кислородом операционно-реанимационных отделений передовых этапов медицинской эвакуации пострадавших и раненых. Эти комплексы включают установку для получения кислорода из атмосферного воздуха - адсорбционный концентратор кислорода, содержащий ресивер, два адсорбера, компрессор с блоком осушки и систему управления, а входные патрубки адсорберов подключены к системе подачи сжатого воздуха, трубопроводы которой соединяют адсорберы с ресивером, источником сжатого воздуха, потребителем кислорода и их между собой. Система управления адсорбционного концентратора включает клапаны адсорбция - десорбция, вентили, сужающие устройства типа расходных шайб, установленные на первом и втором трубопроводах, причем последний соединяет выходные патрубки адсорберов.

Каждый мобильный автономный комплекс обеспечения кислородом пострадавших дополнительно включает взаимосоединенные, стационарно размещенные в кузове-контейнере или кузове-фургоне автомобиля типа КАМАЗ анестизиолого-реанимационно-оксигенотерапевтический модуль, кислородный модуль, энергетический модуль, соединенный с анестизиолого-реанимационно-оксигенотерапевтическим модулем.

Кислородный модуль содержит переносной комплект адсорбционного концентратора кислорода и возимую систему кислородного оборудования, соединенные для работы с аппаратами искусственной вентиляции легких типа "Фаза-11", ДАР-05, ДП-11, комплектами ингаляции кислородом типа КИС-2.02, КИ-4.02 и ингаляционного наркоза "Наркон-2", входящими в состав анестизиолого-реанимационно-оксигенотерапевтического модуля операционно-реанимационного отделения мосн, омедб. Переносной комплект адсорбционного концентратора кислорода содержит индивидуальный блок компримирования воздуха, соединенный с одноканальным блоком концентрирования кислорода, а возимая система кислородного оборудования включает централизованный блок компримирования воздуха, подключенный к подмодулю многоканального (не менее 10-ти) блока концентрирования кислорода. В состав индивидуального блока компримирования воздуха входят безмасляный компрессор типа ЛФ-15-10Е для обеспечения короткоцикловой безнагревной адсорбции, соединенный с первой системой фильтров для отделения капельной и аэрозольной влаги при компримировании воздуха, на входном и на выходном штуцерах которой установлены два манометра контроля перепада давления на фильтрах, и рама для объединения элементов индивидуального блока компримирования воздуха в единый блок для удобства размещения и транспортирования. В качестве первой системы фильтров применен отечественный сепарационно-фильтрационный подмодуль типа СФМ-20, состоящий из двух последовательно соединенных фильтров с одинаковыми фильтроэлементами, при этом каждый фильтроэлемент состоит из внутреннего стального перфорированного сердечника, на который нанесен слой стекловолокнистого фильтроматериала, охваченного снаружи силовым каркасом. В состав централизованного блока компримирования воздуха входят отечественный масляный компрессор типа КЗ, подающий сжатый воздух на вход подмодуля многоканального блока концентрирования кислорода и обеспечивающий процесс короткоцикловой безнагревной адсорбции в многоканальном блоке подмодуля, соединенным со второй системой фильтров через охладитель потока сжатого воздуха до температуры плюс (2-3)°С, в качестве которого применен охлаждающий осушитель рефрижераторного типа ФД. Вторая систем фильтров централизованного блока компримирования воздуха состоит из двух последовательно соединенных сепарационно-фильтрационных подмодулей типа СФМ-120 и конечного фильтра. В состав одноканального блока концентрирования кислорода входят кислородные вентили, электропневмоклапаны, обратные клапаны, газоанализатор кислорода и глушитель шума.

Одноканальный блок концентрирования кислорода выполнен в виде единой конструкции, на основном каркасе которого смонтированы и закреплены два адсорбера, ресивер, дистанционный блок контроля системы управления и электроразъемы, на адсорберах закреплены с помощью хомутов электропневмоклапаны. На лицевой панели блока концентрирования закреплены манометр, вентили, штуцеры и встроены кнопки включения-выключения, индикаторы работы дистанционного блока контроля.

Мобильный автономный комплекс обеспечения кислородом операционно-реанимационного отделения выдает потребителю гипероксическую газовую смесь (ГГС) с содержанием кислорода до 90% по объему с расходом 10 л/мин при давлении не менее 0,2 МПа. Индивидуальный и централизованный блоки компримирования воздуха предназначены для забора воздуха из атмосферы, его компримирования, очистки от влаги, аэрозолей масла, образующихся при работе компрессоров и подачи его соответственно на вход одноканального блока концентрирования кислорода и подмодуля многоканального блока концентрирования кислорода. Одноканальный блок концентрирования кислорода и подмодуль многоканального блока концентрирования кислорода предназначены для приема сжатого, осушенного и очищенного атмосферного воздуха, разделения его на азото- и кислородообогащенные газовые фракции и выдачи кислородообогащенной фракции (ГГС) потребителю с заданным давлением. Адсорберы служат для разделения поступающего в них воздуха на азото- и кислородообогащенные фракции. Дистанционный блок контроля системы управления осуществляет автоматическое регулирование и контроль выходных параметров концентрации кислорода. Он подает сигналы на срабатывание электропневмоклапанов по заложенной в него циклограмме. В соответствии с этим сначала открывается первый электропневмоклапан и четвертый электропневмоклапан и сжатый воздух от источника сжатого воздуха через первый штуцер, первый обратный клапан и открытый первый электропневмоклапан поступает на вход первого адсорбера. По мере прохождения сжатого воздуха по слою цеолита адсорбера в порах последнего происходит преимущественное поглощение молекул азота, в результате чего концентрация азота в потоке уменьшается, а концентрация кислорода растет. Таким образом, в конце слоя цеолита скапливается объем газа с высоким содержанием кислорода - ГГС, которая через пятый обратный клапан перетекает в ресивер, а через первый вентиль и второй штуцер подается потребителю. Через определенное время открывается пятый электропневмоклапан и ГГС через третий обратный клапан и первую дроссельную шайбу поступает во второй выходной штуцер для его продувки и удаления ранее поглощенного азота. После окончания продувки 4-й электропневмоклапан закрывается и начинается заполнение второго выходного штуцера ГГС до давления предсорбции. После достижения во втором выходном штуцере давления предсорбции начинается второй полуцикл работы пневматической схемы одноканального блока концентрирования кислорода и подмодуля многоканального блока концентрирования кислорода. По сигналу дистанционного блока контроля и управления закрывается первый электропневмоклапан, открываются второй и третий электропневмоклапаны, начинается заполнение второго выходного штуцера сжатым воздухом от его источника и дренаж "отработавшего" газа из первого адсорбера через третий электропневмоклапан и глушитель шума в атмосферу. Второй полуцикл полностью идентичен первому, с той лишь разницей, что в работе участвуют второй и шестой электропневмоклапаны, а продуцирующим является второй адсорбер. Смена полуциклов по сигналу дистанционного блока контроля и управления обеспечивает непрерывность работы пневматической схемы и непрерывность производства ГГС. При необходимости анализа содержания кислорода в ГГС к третьему штуцеру присоединяют газоанализатор кислорода, открывают второй вентиль и измеряют процентное содержание кислорода. Сжатый воздух поступает через боковой патрубок в первый фильтр, где в пространстве между фильтроэлементом и корпусом происходит отделение наиболее крупных капель жидкости. Отделившаяся жидкость стекает по стенке корпуса в нижнюю часть фильтра. Далее воздух вместе с мелкими частицами поступает на наружную поверхность фильтроэлемента и проходит через фильтрующий слой, где улавливается до 90% твердых и жидких частиц. Во второй ступени происходит окончательная очистка сжатого воздуха. Отделенная жидкость стекает по наружному сетчатому корпусу в нижнюю часть корпуса фильтра. Накапливающаяся сепарированная жидкость периодически удаляется из фильтров через сливные краны. Наличие крупных капель воды на выходе сепарационно-фильтрационного модуля полностью исключено, качество очистки сжатого воздуха от капель размером более 0,1 мкм - 95%. Следовательно, в воздухе, поступающем с расходом 0,34 нм³/мин на вход блока концентрирования кислорода при оптимальном рабочем давлении (0,5-0,8) МПа может содержаться лишь та капельная влага, которая сконденсируется в подводящем трубопроводе. Осушитель централизованного блока компримирования воздуха обеспечивает охлаждение потока сжатого воздуха до температуры плюс 2-3°С, в результате чего происходит конденсация большей части паров воды и масла, уносимого в процессе работы масляного компрессора типа КЗ, в котором для снижения трения в подвижных частях используется система смазки их компрессорным маслом, что предопределяет наличие частиц последнего в производимом сжатом воздухе.

Получение кислорода для пострадавших из твердых кислородосодержащих химических композиций (ТКСК) осуществляют путем их разложения при самоподдерживающейся химической реакции, выполненных в виде моноблоков разового применения (шашек) с удельным выходом кислорода не менее 0,36 кг (250 нл) из 1 кг ТКСК, - без переснаряжения бортового термохимического генератора кислорода (ТХГК-Б) обеспечивается непрерывная подача кислорода давлением 0,2-0,4 МПа в течение 15 мин с форсированным расходом 20 нл/мин, а при переснаряжении производится непрерывная подача кислорода в течение 2 ч со средним расходом 10 нл/мин при температуре окружающего воздуха не более 25 градусов Цельсия и атмосферном давлении 760 мм рт. ст. Качество производимого кислорода соответствует требованиям ГОСТ 5583-78. Получение кислорода из одной шашки (один цикл работы) - не менее 300 нл в течение 15 мин. Способ запуска шашки - электрический. Время запуска - 2 мин. Потребляемая мощность - 250 Вт. От состава ТКСК шашек ТХГК-Б зависит скорость термохимической реакции и удельное содержание кислорода, а размеры шашки определяют скорость истечения и объем получаемого кислорода. Пусковой слой шашки является воспламеняющимся, имеет высоту 30 мм, располагается около нагревательного элемента и выделяет 65 л кислорода. Объем кислорода, выделяемый основным слоем шашки, составляет 236 л. Таким образом, объем кислорода, выделяемый шашкой, имеющей высоту 115 мм и диаметр 90 мм, составляет не менее 300 нл. После охлаждения и очистки с помощью фильтров кислород собирается в ресивере. ТХГК-Б имеет выход высокого давления (15 МПа) для зарядки штатных кислородных баллонов вместимостью 2 л или других ресиверов. Обратный клапан, установленный в верхней части фильтра, препятствует перетеканию кислорода из ресивера в реактор. Во избежание превышения давления кислорода в генераторе в процессе термохимической реакции на реакторе установлен предохранительный клапан, настроенный на давление срабатывания 15 МПа. Устройство управления управляет работой нагревательного элемента в процессе термохимической реакции. В генераторе предусмотрен звуковой сигнализатор, извещающий о достижении нижнего допустимого значения давления кислорода с частотой импульсов - 1000 Гц. Для оповещения о готовности ТХГК-Б к работе (зеленый индикатор) и работе нагревательного элемента в реакторе (желтый индикатор) применены оптические сигнализаторы. Конструкция генератора исключает контакт реактора, имеющего высокую температуру во время термохимической реакции, с окружающими предметами и обслуживающим персоналом и обеспечивает температуру наружных поверхностей его корпуса не выше 50°С.

Коммутация газов предназначена для использования в составе мобильного автономного комплекса технических средств обеспечения кислородом пострадавших, находящихся на передовых этапах медицинской эвакуации. Она осуществляет совместную работу АКК с бортовыми ТХГК, объединяя их в единый комплекс для бесперебойной, а при необходимости и форсированной подачи кислорода к носимым аппаратам ИВЛ, ИК, ИН. Коммутация газов обеспечивает возможность быстрого подключения-отключения без применения инструментов аппаратов ИВЛ, ИК, к АКК, ТХГК-Б и воздушному компрессору, а также аппаратов ИН к баллонам с закисью азота, возможность подключения АКК, ТХГК-Б и носимых аппаратов ИВЛ, ИК, ИН к электросети. При этом обеспечивается индикация давления газов в коммутируемых магистралях и наличия в сети электроэнергии.

Для обеспечения форсированных режимов ИВЛ одновременно подают на два выходных газовых клапана ГГС от АКК, либо кислород от ТХГК-Б, либо их смесь. В последнем случае обеспечивается автоматическое переключение на подачу кислорода от ТХГК-Б при отказе АКК или при снижении давления ГГС ниже допустимого предела. Более того, имеется возможность подачи на вторую пару газовых клапанов сжатого воздуха от блока компримирования АКК, при этом отключается подача ГГС от АКК. На третью пару газовых клапанов подают закись азота из его газовых баллонов с редуктором. Выбор подачи на выходные газовые клапаны сжатого воздуха, ГГС, кислорода или их смеси осуществляют вручную переключателем режимов работы, установленным на коммутаторе газов - коннекторе. При этом обеспечивают герметичность всех соединений в условиях многократной стыковки - растыковки газовых клапанов со штеккерами. Коммутацию газов осуществляют с помощью коннектора, имеющего входные штуцеры с обратными клапанами для подсоединения магистралей подачи ГСС от АКК, кислорода от ТХГК-Б, сжатого воздуха от блока компримирования, закиси азота от баллонов; легкоразъемные выходные газовые клапаны для кислорода, воздуха и закиси азота (по два для каждого газа); штеккеры для подключения к выходным газовым клапанам аппаратов ИВЛ, ИК, ИН; переключатели газов на выходные газовые клапаны; переходные штуцеры для ввода сжатого воздуха в обитаемые объемы кузовов-фургонов и кузовов-контейнеров от блока компримирования АКК (при размещении его вне обитаемых объемов) и подачи воздуха к блоку концентрирования кислорода АКК. Контроль давления каждого из газов и наличия электропитания осуществляют с помощью оптических индикаторов и сигнализаторов минимальных пороговых значений.

В процессе реализации заявляемого способа и эксплуатации мобильного автономного комплекса обеспечения кислородом пострадавших в операционно-реанимационном отделении передовых этапов медицинской эвакуации приборному контролю подвергаются следующие измеряемые технические параметры: давление ГГС, концентрация кислорода в ГГС, давление на выходе компрессора (не более 0,8 МПа), перепад давления на первой системе фильтров (не более 0,1 МПа), давление на выходе масляного компрессора (не более 0,8 МПа), перепад давления на фильтрах (не более 0,12 МПа при номинальном давлении 0,5-0,8 МПа) централизованного блока компримирования воздуха. Для визуального контроля давления ГГС на панели блока концентрирования кислорода имеется манометр МТМ-2К 16/10Б с пределами 0,4-0,6 МПа.

Для визуального контроля концентрации кислорода в ГГС заявляемого способа обеспечения кислородом и в составе комплекса предусмотрен газоанализатор кислорода типа ПГК-6 с пределами измерения объемной доли кислорода от 0 до 100% и точностью измерения ± 1%. Величина контролируемой концентрации находится в пределах от 90 до 93%. Газоанализатор снабжен звуковой и световой сигнализацией минимального и максимального содержания кислорода в ГГС.

Энергетический модуль обеспечивает электропитание индивидуального блока компримирования и блока концентрирования кислорода однофазным переменным током напряжением 220 В, частотой 50 Гц при отбираемой мощности 2000 ВА первым и 250 ВА - вторым, а централизованного блока компримирования воздуха - трехфазным переменным током напряжением 380/220 В, частотой 50 Гц при отбираемой мощности компрессором, равной 22 кВт. Для включения блока концентрирования его необходимо подключить к источнику сжатого воздуха, для чего требуется присоединить подводящий трубопровод к штуцеру Ш1 и подать на него электропитание от сети 220 В, 50 Гц и сжатый воздух. Для этого надо нажать кнопку "Сеть" и кнопку "Пуск" на панели блока концентрирования. Подождать 2-3 минуты, после чего блок готов к работе. Для подачи ГГС потребителю достаточно открыть вентиль. При необходимости контроля содержания кислорода на выходе блока концентрирования необходимо подключить гибкую трубку от газоанализатора ПГК-6 к штуцеру ШЗ, открыть вентиль, включить газоанализатор в сеть электропитания и измерить концентрацию кислорода. Для подачи сжатого воздуха на вход блока концентрирования от индивидуального блока компримирования воздуха необходимо провести следующие операции: подключение индивидуального блока компримирования воздуха к источнику электропитания с помощью кабеля, входящего в его комплект; подать электропитание на вход индивидуального блока компримирования воздуха и нажать на кнопку "пуск" на его консоли. В процессе работы необходимо осуществлять периодический (не реже 1 раза в час) слив конденсата из фильтров индивидуального блока компримирования воздуха, периодически контролировать давление на выходе компрессора и перепад давления на фильтрах.

Для ввода ТХКГ-Б в действие на месте эксплуатации необходимо снять защитную крышку. Открыть вентиль сброса давления кислорода, находящийся на передней панели генератора; снять хомут и отсоединить цилиндрический стакан реактора-шашки. Вскрыть герметичную упаковку со сменными шашками с помощью специального ключа; извлечь шашку, соблюдая правила безопасности при работе с чистым кислородом, и установить на штырь основания реактора. Установить стакан реактора и закрепить хомутом к основанию; закрыть вентиль сброса давления кислорода. Закрыть вентиль выхода кислорода высокого давления, вывернуть регулирующий маховик редуктора до полного освобождения задающей пружины. Подключить генератор к источнику электропитания (сеть постоянного тока напряжением 24 В). Включение нагревательного элемента в реакторе производится тумблером, находящимся на передней панели генератора; время включения нагрева установлено таймером устройства управления генератором. Кислород, выделяемый шашками в результате термохимической реакции, поступает через очистительную и охлаждающую системы в ресивер. Отбор кислорода потребителями, в зависимости от назначения, осуществляется от штуцеров высокого (через вентиль) или низкого (через редуктор) давлений. По окончании рабочего цикла необходимо извлечь отработанную шашку, соблюдая меры безопасности при контакте с поверхностями, имеющими высокую температуру. Отработанные шашки до последующей утилизации хранятся в защитной крышке генератора. При необходимости производится переснаряжение генератора.

Для выключения блока концентрирования необходимо закрыть первый и второй вентили, нажать кнопку "стоп" на панели блока концентрирования, дождаться выключения индикаторов контроля работы блока управления, нажатием кнопки "сеть" отключить электропитание, отключить подачу сжатого воздуха и электропитания. Для выключения индивидуального блока компримирования воздуха необходимо нажатием кнопки "стоп" на консоли компрессора выключить его, отсоединить подводящий трубопровод от блока концентрирования. Для выключения централизованного блока компримирования воздуха необходимо выключить тумблер "пуск" на консоли компрессора, закрыть выдающий вентиль на ресивер, выключить охладитель-осушитель. Ожидаемые технико-экономические показатели заявляемого способа сводятся к следующим. Стандартные кислородные баллоны емкостью 2л, используемые в настоящее время в ИК и аппаратах ИВЛ, по мере расходования кислорода требуют переснаряжения, что на практике осуществляется с помощью стандартных баллонов емкостью 40 л и рабочим давлением 15 МПа. Баллоны с кислородом при хранении, транспортировании и эксплуатации требуют защиты от ударов, нагрева, попадания пуль, осколков боевых снарядов и других факторов, воздействие каждого из которых может явиться причиной взрыва. Транспортирование ж.д. транспортом требует особых условий (как грузов взрывоопасных), авиацией транспортировка запрещена. Дополнительные трудности и, соответственно, затраты возникают при транспортировании отработавших баллонов до пунктов заправки кислородом. Траспортирование, хранение и эксплуатация ТХГК, а также шашек, находящихся в герметичной таре, лишены многих этих недостатков. Шашка выдерживает нагрев до 300 градусов Цельсия, предполагается, что прямое попадание пули или осколка приведет лишь к ее разрушению.

Стандартный баллон емкостью 40 л весит 80 кг и занимает объем 53,2 куб. дм. Объем одной шашки равен 0,6 куб. дм. Для получения кислорода, по объему равного содержащемся в этом баллоне (6000 нл), потребуется 6000:300=20 шашек. Занимаемый ими объем составит 0,604×20=12,08 куб. дм, т.е. приблизительно в 4 раза меньше, чем у баллона. С учетом объема, занимаемого самим ТХГК, равным 41,48 куб. дм, преимущество применения баллона является кажущимся, так как для выполнения заданной наработки потребуется содержимое 200 стандартных кислородных баллонов емкостью 40 л, не говоря о вышеизложенных трудностях, связанных с их эксплуатацией в военных условиях. Сравнение данных по массе также показывает преимущество применения ТХГК и шашек: сумма масс генератора 22 кг и шашек тоже 22 кг почти вдвое меньше массы стандартного баллона.

Таким образом, заявляемый способ Литвинова-Ушакова-Медведева обеспечения кислородом пострадавших позволяет устранить практически все недостатки способа-прототипа, тем самым, повысить эффективность технического обеспечения операционно-реанимационных отделений передовых этапов медицинской эвакуации раненых и больных путем расширения функциональных возможностей данного способа за счет увеличения мобильности, безопасности и производительности кислорода, улучшения контроля и управления процессом снабжения кислородом аппаратов искусственной вентиляции легких, ингаляции кислородом и ингаляционного наркоза во время их эксплуатации.

Источники информации

1. Ингалятор кислородный КИ-4.02. - Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - Завод-изготовитель КДА, г. Кокчетав. - 1981. - 42 с.

2. Аппарат искусственной вентиляции легких ручной полевой ДП-11. - Техническое описание и инструкция по эксплуатации 9В2. 933. 226ТО. - ОЗКБ КО - ОАО "КАМПО". - Моск. обл., г. Орехово-Зуево. - 1992. - 68 с.

3. Аппарат искусственной вентиляции легких ДАР-05. - Техническое описание и инструкция по эксплуатации." АМИЕ. 941622.оо5 ТО. - Предприятие организации п/я А-3500. - 1989. - 53 с.

4. Система ингаляции кислородом КИС-2.02. - Техническое описание и инструкция по эксплуатации 9В2. 933. 220 ТО. - ОЗКБ КО. - Завод-изготовитель КДА, г. Орехово-Зуево, Моск. обл. - 1972. - 71 с.

5. Аппарат искусственной вентиляции легких полевой "Фаза-II". - Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - РП11.00-00.000 ФО. - КБХА. - 1МПЗ. - М., 1992. - 41 с.

6. Аппарат ингаляционного наркоза переносной "НАРКОН-2". - Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - дАО. 000. 252 ТО. - ЛПО "Красногвардеец". - Л., 1977. - 19 с.

7. А.Т.Логунов. - Термохимический генератор кислорода, состав твердого кислородовыделяющего элемента и устройство для снабжения кислородом. - Патент РФ N2149136 на изобретение по заявке N98116786/12 от 11.09.98. Опубл. 20.05.2000 г., бюл. N14 (аналог).

8. А.Т.Логунов. - Установка для получения кислорода из атмосферного воздуха //Патент РФ N 2140806 на изобретение. - Приоритет от 08.12.98 г. - Опубликован 10.11.1999 г. - Бюл. N31. - М.: ФИПС РОСПАТЕНТ (прототип).

Изобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано на передовых этапах медицинской эвакуации. Способ заключается в получении гипероксической газовой смеси путем компримирования и подачи сжатого воздуха на два заполненных сорбентом адсорбера с ресивером, после чего концентрируют кислород и используют его для аппаратов искусственной вентиляции легких, ингаляции кислородом, ингаляционного наркоза. Дополнительно кислород производят в реакторах термохимических генераторов кислорода. При этом обеспечивают непрерывную оптическую индикацию давления газов в коммутируемых магистралях гипероксической газовой смеси, кислорода, сжатого воздуха и закиси азота, а также визуальный контроль наличия в сети электроэнергии и сигнализацию минимальных пороговых значений давления указанных газов. Предложенное изобретение позволяет повысить эффективность обеспечения кислородом пострадавших.

Способ обеспечения кислородом пострадавших, включающий получение кислорода и использование его для ингаляционного наркоза, отличающийся тем, что гипероксическую газовую смесь на основе адсорбционного разделения атмосферного воздуха получают путем компримирования и подачи сжатого воздуха на два заполненных сорбентом адсорбера с ресивером, после чего концентрируют кислород и используют его для аппаратов искусственной вентиляции легких, ингаляции кислородом, ингаляционного наркоза, при этом дополнительно производят кислород путем термохимического разложения твердой кислородосодержащей композиции шашки в реакторах термохимических генераторов кислорода, который применяют в адсорбционном концентраторе гипероксической газовой смеси или самостоятельно в объединенном мобильном автономном комплексе обеспечения кислородом передовых этапов медицинской эвакуации, используют в качестве резерва при работе, хранят в запасных ресиверах, причем осуществляют бесперебойную одновременную форсированную подачу кислородной смеси от адсорбционного концентратора гипероксической газовой смеси и кислорода от термохимических генераторов к аппаратам искусственной вентиляции легких, ингаляции кислородом, ингаляционного наркоза в диапазоне от 50 до 165 нл/мин и оптимальном рабочем давлении на выходе не менее 0,66 МПа в сочетании с быстрым подключением-отключением, без применения инструментов, с помощью автоматической коммутации газовых магистралей аппаратов искусственной вентиляции легких, ингаляции кислородом, ингаляционного наркоза к адсорбционному концентратору гипероксической газовой смеси, термохимическим генераторам, воздушному компрессору, аппаратом ингаляционного наркоза к баллонам с закисью азота, а также всех блоков мобильного автономного комплекса к сети электропитания путем многократной стыковки-расстыковки газовых клапанов со штекерами при обеспечении герметичности всех соединений, при коммутации газов обеспечивают возможность подачи одновременно на два выходных газовых клапана кислородной смеси для обеспечения форсированных, до 165 нл/мин, режимов искусственной вентиляции легких, ингаляции кислородом, либо гипероксической газовой смеси от адсорбционного концентратора, либо кислорода от термохимических генераторов, причем в первом случае осуществляют автоматическое переключение на подачу требуемого расхода кислорода от термохимических генераторов при отказе адсорбционного концентратора или снижении давления гипероксической газовой смеси ниже допустимого предела, обеспечивают подачу на вторую пару газовых клапанов сжатого воздуха от блока компримирования адсорбционного концентратора, при этом отключают подачу гипероксической газовой смеси, а на третью пару газовых клапанов подают закись азота из газовых баллонов с редуктором, причем выбор подачи на легкоразъемные выходные газовые клапаны сжатого воздуха, гипероксической газовой смеси, кислорода, по два для каждого газа, или их смеси осуществляют вручную с помощью переключения режимов работы, а подключение полевых носимых аппаратов искусственной вентиляции легких, ингаляции кислородом, ингаляционного наркоза к выходным газовым клапанам коммутатора газов производят с помощью штекеров выходных шлангов, при этом обеспечивают непрерывную оптическую индикацию давления газов в коммутируемых магистралях гипероксической газовой смеси, кислорода, сжатого воздуха и закиси азота, а также визуальный контроль наличия в сети электроэнергии и сигнализацию минимальных пороговых значений давления указанных газов, для чего входные гибкие армированные шланги магистралей подачи гипероксической газовой смеси, кислорода, сжатого газа от блока компримирования адсорбционного концентратора, закиси азота из баллонов подсоединяют к входным штуцерам с обратными клапанами устройства коммутации газов, а выходные клапаны для гипероксической газовой смеси, кислорода, сжатого воздуха и закиси азота коммутатора газов, по два для каждого газа, подключают с помощью выходных гибких шлангов к носимым аппаратам искусственной вентиляции легких, ингаляции кислородом, ингаляционного наркоза, при этом осуществляют контроль и оповещение оператора и обслуживающих лиц о достижении нижних допустимых значений давления сжатого воздуха, гипероксической газовой смеси, кислорода и закиси азота с помощью оптических индикаторов и звуковых сигнализаторов, причем первые извещают с расстояния не менее 1 м в диапазоне освещенности до 200 лк, а вторые - с помощью импульсных звуковых сигналов, у которых частота импульсов находится в пределах от 150 до 1000 Гц, длительность импульсов от 150 до 200 мс и амплитуда импульсов 80 дБ.