УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ГИПОКСИЧЕСКОЙ ГИПЕРКАПНИИ Российский патент 2007 года по МПК A61M16/00 

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии, неврологии и пульмонологии, и может быть использовано для изучения реакции организма на дозированную гипоксическую гиперкапнию, в частности, для оценки реактивности мозговых сосудов и перфузионного резерва мозгового кровообращения, а также для проведения гиперкапнических тренировок, направленных на увеличение сопротивляемости (резистентности) организма к неблагоприятным стрессорным факторам, подготовку к оперативным вмешательствам с временным ограничением кровотока по артериям, питающим мозг, и лечения заболеваний, в частности нарушений мозгового кровообращения, нарушений коронарного кровообращения, гипертонической болезни, дыхательной недостаточности и др.

Известно устройство (а.с. СССР №1123692), которое содержит последовательно соединенный корпус с емкостью "мертвого" пространства, смеситель с диафрагмой для подачи атмосферного воздуха, золотниковый узел, патрубок с дополнительной емкостью "мертвого" пространства и загубник, обеспечивающее дозирование углекислого газа во вдыхаемом воздухе в диапазоне 1-5% за счет регулирования подачи воздуха из окружающего пространства.

Недостатками известного устройства являются:

1) невозможность создания концентрации углекислого газа во вдыхаемом воздухе более 5%, что является необходимым для оценки перфузионного резерва мозгового кровообращения и проведения эффективных гиперкапнических тренировок;

2) Устройство имеет сложную конструкцию и не позволяет достигнуть максимального расслоения выдыхаемого воздуха на порции, что не позволяет создать эффективную концентрацию углекислого газа.

Наиболее близким по достигаемому положительному результату является устройство (патент РФ на изобретение №2221597), содержащее съемный загубник и трубку, корпус с емкостью "мертвого" пространства в виде параллельно расположенных лабиринтных каналов, перемещающихся относительно друг друга, с установленными в них обтекателями, позволяющее дозировать гиперкапнию в диапазоне 5-6% СО₂ в альвеолярном воздухе.

Недостатком известного устройства является недостаточная эффективность, связанная с необходимостью использования большого объема «мертвого пространства» (2000 мл), обеспечивающего создание эффективной концентрации углекислого газа, и связанная с этим громоздкость устройства.

Положительным результатом заявляемого устройства является повышение эффективности устройства за счет создания эффективной концентрации углекислого газа в альвеолярном воздухе при меньшем по сравнению с прототипом объеме «мертвого пространства», равном 700-800 мл, и малых размерах устройства.

Положительный результат достигается тем, что емкость «мертвого пространства» объемом 700-800 мл разделена на параллельно расположенные ячейки, объем каждой из которых соотносится с объемом «мертвого пространства» 1:500, ячейки соединены между собой при помощи соединительного пространства, имеющего обтекатели, а объем «мертвого пространства» регулируется в диапазоне 100-800 мл при помощи диафрагмы, выключающей из вентиляции соответствующее заданному объему число ячеек.

Устройство проиллюстрировано фиг.1, 2(А,Б) и табл.1, 2. Заявляемое устройство (фиг.1) выполнено из медицинского пластика и представлено в виде корпуса 1 с центрально расположенной трубкой 2, с площадью поперечного сечения, близкой к площади поперечного сечения трахеи; корпус 1 разделен на ячейки 3, каждая диаметром 3 мм при длине 220 мм с общим объемом 740 мл, расположенные параллельно друг другу. Ячейки 3 сообщаются с внешней средой посредством отверстия 4, а друг с другом и центральной трубкой 2 с помощью соединительного пространства 5. Для лучшего расслоения и снижения турбулентности потоков выдыхаемой газовой смеси в соединительном пространстве 5 напротив выхода из центральной трубки 2 располагаются обтекатели 6. Устройство оснащено съемным загубником 7. Для регулировки объема «мертвого пространства» и соответственно концентрации в альвеолярном воздухе углекислого газа и кислорода, устройство содержит диафрагму 8, выключающую из вентиляции часть ячеек и изменяющую объем «мертвого пространства» в диапазоне 100-800 мл.

Устройство работает следующим образом.

Дыхание осуществляют через загубник 7, а носовое дыхание отключают. На фиг.2 (А,Б) показана схема движения воздуха по трубкам. Выдыхаемый воздух заполняет центральную трубку 2, затем соединительное пространство 5 и направляется при помощи обтекателей 6 в ячейки 3, заполняющие корпус 1, и выводится в атмосферу через отверстие 4. В конце выдоха в ячейках 3 остается обогащенный углекислым газом и бедный кислородом альвеолярный воздух. Движение воздуха во время вдоха осуществляется в обратном направлении по отношению к выдоху. При этом в легкие поступает альвеолярный воздух из ячеек 3 и центральной трубки 2, обогащенный углекислым газом и бедный кислородом. С целью регулировки концентрации газов в альвеолярном воздухе устройство содержит диафрагму 8, которая выключает из вентиляции часть ячеек 3 и изменяет объем «мертвого пространства» в диапазоне 100-800 мл, что изменяет концентрацию углекислого газа в альвеолярном воздухе в диапазоне 3-7% и дефицит кислорода в диапазоне 0-11%.

В качестве примера в табл.1 приведены концентрации в альвеолярном воздухе СО₂ и дефицита О₂ при изменении объема «мертвого» пространства в диапазоне 600-800 мл.

Для доказательства эффективности заявляемого устройства было проведено сравнение концентрации углекислого газа в альвеолярном воздухе, полученном при использовании устройства-прототипа (патент РФ на изобретение №2221597), с объемом "мертвого" пространства 2000 мл и заявляемого устройства с объемом "мертвого" пространства 700-800 мл (табл.2). Дыхание через устройства проводилось в течение одной минуты. Для забора альвеолярного воздуха использовали трубку Пристли. Газоанализ проводили на газоанализаторе Spirolyt-2 (Германия). Из таблицы 2 видно, что заявляемое устройство с объемом "мертвого" пространства, равным 700-800 мл, создает в альвеолярном воздухе концентрацию углекислого газа и кислорода, идентичную по сравнению с устройством-прототипом, при значительно меньшем объеме «мертвого пространства», равном 700-800 мл, против объема «мертвого пространства» устройства-прототипа, равного 2000 мл. Эффективность заявляемого устройства достигается путем разделения объема «мертвого пространства» на ячейки в соотношении объем ячейки - объем «мертвого пространства», 1:500, что позволяет достичь большего расслоения выдыхаемого воздуха на порции и создать в альвеолярном воздухе эффективную концентрацию углекислого газа и кислорода при меньшем объеме «мертвого пространства».

Преимущества заявляемого устройства

1. Необходимая концентрация СО₂ и О₂ в альвеолярном воздухе достигается заявляемым устройством с гораздо меньшим объемом «мертвого пространства» по сравнению с объемом «мертвого пространства» устройства-прототипа (патент РФ на изобретение №2221597).

2. Наличие конуса, расположенного по выходу из центральной трубки и обтекателей, позволяет максимально расслоить поток выдыхаемой газовой смеси, снизить турбулентность и тем самым повысить концентрацию углекислого газа в альвеолярном воздухе.

3. Регулировка углекислого газа в альвеолярном воздухе в диапазоне 3-7% и дефицит кислорода в диапазоне 0-11%.

4. Малые габариты и удобство в использовании.

5. Устройство имеет простую конструкцию, легко обрабатывается дезинфицирующими средствами.

Концентрация газов в альвеолярном воздухе при изменении объема «мертвого пространства» устройства в диапазоне 600-800 мл при помощи диафрагмы.
Таблица 1  Объем «мертвого» пространстваИсход800 мл700 мл600 мл№ испытуемогоСО₂О₂СО₂О₂СО₂О₂СО₂О₂14,55,56,69,85,78,85,27,924,87,86,59,05,88,55,37,533,64,86,610,25,49,15,17,944,97,26,59,45,78,65,27,254,47,86,811,65,99,75,07,265,06,26,510,66,09,15,57,675,69,06,911,36,39,45,97,584,25,26,69,45,88,35,47,294,66,46,511,26,09,05,57,8M±m4,6±0,56,6±1,46,6±0,110,2±0,95,8±0,28,9±0,45,3±0,37,5±0,3

Концентрация углекислого газа в альвеолярном воздухе при использовании известного устройства с объемом «мертвого пространства» 2000 мл и заявляемого устройства (800 мл).
Таблица 2 Концентрация СО₂ в альвеолярном воздухе в процентах№ испытуемогоИсход (1)Устройство объемом 2000 мл (2)Устройство с объемом 800 мл (3)14,36,26,624,15,96,634,16,16,543,46,36,853,36,06,563,55,96,973,06,26,683,96,16,5M±m3,7±0,56,1±0,16,6±0,1Р (1-2)р<0,01 Р (1-3)р<0,01Р (2-3)р<0,01

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии, неврологии и пульмонологии, и может быть использовано для изучения реакции организма на дозированную гипоксическую гиперкапнию. Емкость "мертвого пространства" объемом 700-800 мл разделена на параллельно расположенные ячейки. Объем каждой ячейки соотносится с объемом "мертвого пространства" как 1:500. Ячейки соединены между собой при помощи соединительного пространства, имеющего обтекатели. Объем "мертвого пространства" регулируется в диапазоне 100-800 мл при помощи диафрагмы, выключающей из вентиляции соответствующее заданному объему число ячеек. Выполнение устройства позволяет снизить объем "мертвого пространства" и уменьшить размеры устройства. 2 ил., 2 табл.

Устройство для создания гипоксической гиперкапнии, содержащее съемный загубник, трубку и цилиндр с емкостью "мертвого пространства", отличающееся тем, что емкость "мертвого пространства" общим объемом 700-800 мл разделена на параллельно расположенные ячейки, объем каждой из которых соотносится с объемом "мертвого пространства" 1:500, ячейки соединены между собой посредством соединительного пространства, имеющего обтекатели, при этом диафрагма имеет возможность регулировать объем "мертвого пространства" в диапазоне 100-800 мл за счет выключения из вентиляции части ячеек.