ИНГАЛЯЦИОННЫЙ АППАРАТ Российский патент 2024 года по МПК A61M16/00 A61M16/10 A61M16/12 A61M16/20 A61M16/22 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к аппаратам для ингаляционной терапии человека, и может быть использовано для проведения научных исследований о влиянии смесей инертных газов с кислородом на состояние человека.

Известен ингаляционный аппарат со смесями различных медицинских газов с кислородом [RU 2708784 С2, МПК А61М 16/12 (2006.01), опубл. 14.12.2017], выбранный в качестве прототипа, содержащий контур подготовки газовой смеси, основной контур подачи смеси пациенту, контур управления. Контур подготовки содержит входы для подключения источников газов (Xe, He, N₂O, O₂). Каждая линия содержит датчик давления, стабилизатор давления, электромагнитный клапан, расходомер. Основной контур подачи газовой смеси пациенту содержит задатчик объема дыхательной смеси в виде меха, с подвижной крышкой, соединенной с электроприводом, также с внешним или встроенным датчиком положения подвижной крышки меха. К общему выходу меха присоединена линия вдоха, содержащая электромагнитный клапан, обратный клапан и измеритель концентрации О₂ во вдыхаемой смеси. К выходу измерителя концентрации О₂ подключен общий выход тройника пациента, к которому подключены: датчик расхода и давления дыхательной смеси и отвод линии отвода пробы состава дыхательной смеси в измеритель СO₂. С тройником также соединена линия выдоха, в которую включен водоотстойник и установлен обратный клапан. Последовательно с клапаном включен быстродействующий электромагнитный клапан. Совместно с подключенными к его выходу электромагнитный клапан соединенный с абсорбером СО₂ и электромагнитный клапан отвода соединения линии выдоха с атмосферой. Абсорбер СО₂ соединен с линией наполнения, которая снабжена обратным клапаном и предохранительным клапаном и соединена с эластичным мешком. На входе в эластичный мешок установлен электромагнитный клапан, здесь же расположен датчик давления в мешке и предохранительный клапан. Вход электромагнитного клапана линией наполнения соединен с выходом меха. С входом также соединен электромагнитный клапан отвода соединения линии вдоха с атмосферой, через который в мех или в легкие пациента при самостоятельном вдохе, через фильтр, может поступать атмосферный воздух. Мешок через электромагнитный клапан соединен с основным выходом формирователя дыхательной смеси. Блок управления содержит дисплей, на котором индицируются задаваемые, измеряемые и расчетные показатели вентиляции и состояния пациента, а также микропроцессорный контроллер. Контроллер взаимодействует со всеми средствами автоматического регулирования и контроля, для чего он электрически соединен со всеми датчиками, электроприводом, всеми электромагнитными клапанами, измерительными, сигнализирующими устройствами, а также с дисплеем. В блоке управления установлены основной блок питания и источник резервного электропитания.

Данный аппарат не позволяет анализировать изменение состава газовой смеси на вдохе и выдохе и изменение состояния пациента. Еще одним недостатком является отсутствие возможности продувки и очистки аппарата до или после проведения ингаляционной терапии во избежание некорректного проведения ингаляционной терапии или инфицирования.

Техническим результатом заявленного изобретения является создание ингаляционного аппарата, позволяющего проводить анализ газовой смеси на вдохе и выдохе пациента, контролировать и анализировать его состояние в течение проведения терапии, а также вести продувку и очистку аппарата до или после проведения ингаляционной терапии.

Предложенный ингаляционный аппарат, также как в прототипе, содержит четыре источника газа, один из которых наполнен кислородом, первый, второй третий и четвертый электромагнитные клапаны, к каждому из которых подсоединен первый, второй третий и четвертый расходомер, пятый электромагнитный клапан, шестой электромагнитный клапан, выход которого соединен с атмосферой, влагосборник, абсорбер углекислого газа, дисплей и контроллер.

Согласно изобретению, в качестве трех источников газов использованы и/или источник гелия, и/или источник ксенона, и/или источник закиси азота, и/или источник криптона, и/или источник неона, и/или источник аргона. К каждому источнику газа последовательно подсоединен редуктор, смеситель и электромагнитный клапан. Первый, второй, третий и четвертый расходомеры соединены с первым, вторым, третьим и четвертым обратными клапанами, которые подсоединены к емкости для хранения газовой смеси, которая соединена с манометром, шестым электромагнитным клапаном и реверсивным насосом, который соединен с емкостью для хранения газовой смеси. К емкости для хранения газовой смеси последовательно подсоединены седьмой электромагнитный клапан, первый газоанализатор, первый насос, пятый электромагнитный клапан, который соединен с ингаляционной маской, выход которой соединен с восьмым электромагнитным клапаном. К восьмому электромагнитному клапану последовательно подсоединены второй насос, второй газоанализатор, устройство очистки от микроорганизмов, влагосборник, абсорбер углекислого газа, третий насос, девятый электромагнитный клапан, который соединен с емкостью для хранения газовой смеси. К первому, второму, третьему и четвертому смесителям подсоединен пятый смеситель, к которому подключены устройство для забора и очистки воздуха и десятый электромагнитный клапан, соединенный с баллоном с дезинфицирующей смесью. Манометр, устройство для забора и очистки воздуха, датчик температуры тела, датчик артериального давления, пульсоксиметр, спирометр, реверсивный насос, все редукторы, смесители, электромагнитные клапаны, расходомеры, газоанализаторы и насосы, подключены к контроллеру, который соединен с сенсорным дисплеем и с кнопками включения/выключения, запуска очистки и аварийного отключения аппарата.

Газоанализаторы в предложенной конструкции ведут анализ газовой смеси на вдохе и выдохе пациента, что позволяет регулировать параметры подачи новой пропорции газовой смеси для обеспечения усвоения необходимого количества каждого газа.

Датчики температуры тела, верхнего и нижнего артериального давления, пульсоксиметр, спирометр позволяют проводить анализ состояния жизненно важных показателей пациента при ингаляционной терапии для определения влияния различных смесей инертных газов на состояние пациента.

Устройство для забора и очистки воздуха и использование дезинфицирующей смеси позволяют проводить продувку и очистку аппарата до или после проведения терапии для исключения некорректной ингаляционной терапии или инфицирования, так как для разных пациентов используются разные газовые смеси.

Предложенная конструкция устройства позволяет проводить научные исследования в области ингаляционной терапии на основе смесей из кислорода и инертных газов, что необходимо для разработки новых методик лечения заболеваний пациентов.

На фиг. 1 - 2 представлена функциональная схема ингаляционного аппарата.

На фиг. 3 показана схема газовоздушного смесителя.

Ингаляционный аппарат, содержит первый источник газа 1, к которому последовательно подсоединены пневмотрубками первый редуктор 2, первый смеситель 3, первый электромагнитный клапан 4, первый расходомер 5 и газовоздушный смеситель 6 (ГС). Второй источник газа 7, к которому последовательно подсоединены пневмотрубками второй редуктор 8, второй смеситель 9, второй электромагнитный клапан 10, второй расходомер 11 и газовоздушный смеситель 6 (ГС). Третий источник газа 12, к которому последовательно подсоединены пневмотрубками третий редуктор 13, третий смеситель 14, третий электромагнитный клапан 15, третий расходомером 16 и газовоздушный смеситель 6 (ГС). Четвертый источник газа 17, к которому последовательно подсоединены пневмотрубками четвертый редуктор 18, четвертый смеситель 19, четвертый электромагнитный клапан 20, четвертый расходомер 21 и газовоздушный смеситель 6 (ГС).

К газовоздушному смесителю 6 (ГС) пневмотрубками последовательно подсоединены первый газоанализатор 22 (ГА1), первый насос 23 и пятый электромагнитный клапан 24, который силиконовой трубкой соединен с первым входом ингаляционной маски 25 (ИМ) на линии вдоха. Выход ингаляционной маски 25 (ИМ) на линии выдоха соединен силиконовой трубкой с шестым электромагнитным клапаном 26, к которому пневмотрубками последовательно подключены второй насос 27, второй газоанализатор 28 (ГА2), устройство очистки от микроорганизмов 29 (УОМ), влагосборник 30 (ВС), абсорбер углекислого газа 31 (AСО₂), третий насос 32, седьмой электромагнитный клапан 33 и газовоздушный смеситель 6 (ГС). К газовоздушному смесителю 6 (ГС) подсоединен манометр 34 и восьмой электромагнитный клапан 35, выход которого соединен с атмосферой.

К первому 3, второму 9, третьему 14 и четвертому 19 смесителям пневмотрубками подсоединен пятый смеситель 36, к которому подключены устройство для забора и очистки воздуха 37 (УЗОВ) и девятый электромагнитный клапан 38 подключенный к баллону с дезинфицирующей смесью 39.

К контроллеру 40 (К) подключены первый 2, второй 8, третий 13 и четвертый 18 редукторы, первый 3, второй 9, третий 14, четвертый 19 и пятый 36 смесители, первый 4, второй 10, третий 15, четвертый 20, пятый 24, шестой 26, седьмой 33, восьмой 35 и девятый 38 электромагнитные клапаны, первый 5, второй 11, третий 16 и четвертый 21 расходомеры, газовоздушный

смеситель 6 (ГС), первый 22 (ГА1) и второй 28 (ГА2) газоанализаторы, первый 23, второй 27 и третий 32 насосы, манометр 34, устройство для забора и очистки воздуха 37 (УЗОВ), сенсорный дисплей 41 (СД), первая 42 (ЭК1), вторая 43 (ЭК2) и третья 44 (ЭК3) электрические кнопки. К контроллеру 40 (К) подключены датчик температуры тела 45 (ДТ), датчик верхнего и нижнего артериального давления 46 (ДД), пульсоксиметр 47 (П), спирометр 48 (С).

Газовоздушный смеситель 6 (ГС) содержит первый 49, второй 50, третий 51, четвертый 52 обратные клапаны, которые подсоединены к емкости для хранения газовой смеси 53 (ЕГС), к которой подсоединен реверсивный насос 54, который соединен с емкостью для хранения газовой смеси 53 (ЕГС).

Первый обратный клапан 49 соединен с первым расходомером 5. Второй обратный клапан 50 соединен с вторым расходомером 11. Третий обратный клапан 51 соединен с третьим расходомером 16. Четвертый обратный клапан 52 соединен с четвертым расходомером 21. К емкости для хранения газовой смеси 53 (ЕГС) подсоединен манометр 34, восьмой 35 и десятый 55 электромагнитные клапаны. К десятому электромагнитному клапану 55 подключен первый газоанализатор 22 (ГА1). К контроллеру 40 (К) подключены реверсивный насос 54 и десятый электромагнитный клапан 55.

В качестве источников газа могут быть использованы источник кислорода и/или источник ксенона, и/или источник криптона, и/или источник гелия, и/или источник неона, и/или источник аргона, и/или источник закиси азота. Абсорбера углекислого газа 31 (АСО₂) - абсорбер CLIC Absorber 800+ [https://www.draeger.com/ru_ru/Products/Draegersorb-800-plus] c натронной известь Drägersorb 800+. В качестве устройства очистки от микроорганизмов 29 (УОМ) и влагосборника 30 (ВС) использован бактериальный фильтр выдоха с влагосборником Puritan Bennett Re/X800 Expiratory Bacterial Filter [https://www.medtronic.com/covidien/en-us/products/mechanical-ventilation/filters/puritan-bennett-rex800-expiratory-bacterial-filter.html]. Первый 22 (ГА1) и второй 28 (ГА2) газоанализаторы - газоанализаторы ГКМ-03 [https://insovt.ru/GKM-03.html]. Устройство для забора и очистки воздуха 37 (УЗОВ) - медицинский компрессор DK50 DE low flow [https://www.ekom.sk/ru/kompressory/medicina/kompressory-dlja-ivl-apparatov-i-anestezii/dk50-de-low-flow].

Предлагаемый аппарат работает следующим образом.

При кратковременном нажатии на 1-2 c на первую электрическую кнопку 42 (ЭК1) контроллер 40 (К) подает команду на проверку давления в источниках газа 1, 7, 12 и 17 с помощью первого 2, второго 8, третьего 13 и четвертого 18 редукторов. Полученную информацию предают контроллеру 40 (К), который в свою очередь передает данные на сенсорный дисплей 41 (СД). Далее с помощью сенсорного дисплея 41 (СД) задают процентное соотношение и поток газов, из которых необходимо приготовить газовую смесь, данные значения отправляют в контроллер 40 (К), который в свою очередь передает сигналы на открытие первого 4, второго 10, третьего 15 и четвертого 20 электромагнитных клапанов. С помощью первого 5, второго 11, третьего 16 и четвертого 21 расходомеров контролируют потоки газов за счет открытия/закрытия первого 4, второго 10, третьего 15 и четвертого 20 электромагнитных клапанов в соответствии с заданным процентным соотношением, и газовую смесь направляют через первый 49, второй 50, третий 51, четвертый 52 обратные клапаны в емкость для хранения газовой смеси 53 (ЕГС). Для качественного перемешивания котроллер 40 (К) подает команду на включение реверсивного насоса 54. После наполнения и перемешивания газов в емкости для хранения газовой смеси 53 (ЕГС) контроллер 40 (К) подает команду на выключение реверсивного насоса 54, закрытие первого 4, второго 10, третьего 15 и четвертого 20 электромагнитных клапанов и открытие десятого электромагнитного клапана 55, и газовую смесь направляют в первый газоанализатор 22 (ГА1), который отправляет данные о составе газовой смеси в котроллер 40 (К). Далее котроллер 40 (К) подает команду на включение первого насоса 23 и открытие пятого электромагнитного клапана 24, и газовую смесь подают в ингаляционную маску 25 (ИМ), через которую пациент начинает дышать. После вдоха контроллер 40 (К) подает команду для выключения первого насоса 23 и закрытие пятого электромагнитного клапана 24. Перед началом выдоха контроллер 40 (К) подает команду на открытие шестого электромагнитного клапана 26 и включение второго насоса 27, пациент выдыхает, и после выдоха контроллер 40 (К) подает команду на закрытие шестого электромагнитного клапана 26 и отключение второго насоса 27. Выдыхаемая смесь проходит через второй газоанализатор 28 (ГА2), который отправляет информацию о количественном содержании остаточной смеси в контроллер 40 (К). Далее остаточную смесь направляют через устройство очистки от микроорганизмов 29 (УОМ), влагосборник 30 (ВС) и абсорбер углекислого газа 31 (АСО₂), которые производят очистку остаточной смеси. Одновременно с этим контроллер 40 (К) подает команду на включение третьего насоса 32 и открытие седьмого электромагнитного клапана 33. Очищенная остаточная смесь возвращается в емкость для хранения газовой смеси 53 (ЕГС). После полной загрузки остаточной смеси в емкость для хранения газовой смеси 53 (ЕГС), контроллер 40 (К) подает команду на выключение третьего насоса 32 и закрытие седьмого электромагнитного клапана 33. Вышеописанные действия повторяют циклически до окончания проведения терапии, при этом контроллер 40 (К) все время контролирует давление в емкости для хранения газовой смеси 53 (ЕГС) с помощью манометра 34. Если давление критическое, то контроллер 40 (К) подает команду на открытие восьмого электромагнитного клапана 35 и производится сброс избыточной смеси в атмосферу. После стабилизации давления контроллер 40 (К) подает команду на закрытие восьмого электромагнитного клапана 35.

В процессе всей терапии контроллер 40 (К) получает данные от датчика температуры тела 45 (ДТ), датчика верхнего и нижнего артериального давления 46 (ДД), пульсоксиметра 47 (П), спирометра 48 (С), и отображает их на сенсорном дисплее 41 (СД). Контроллер 40 (К) анализирует данные с датчиков, если какой-то из показателей вышел за пределы нормы, то контроллер 40 (К) отражает это на сенсорном дисплее 41 (СД). Далее если кислород находится в первом источнике газа 1, то контроллер 40 подает команду на включение устройства для забора и очистки воздуха 37 (УЗОВ), первого 3 и пятого 36 смесителей, первого насоса 23 и открытие первого 4, пятого 24 и десятого 55 электромагнитных клапанов.

Если кислород находится во втором источнике газа 7, то контроллер 40 (К) подает команду на включение устройства для забора и очистки воздуха 37 (УЗОВ), второго 9 и пятого 36 смесителей, первого насоса 23 и открытие второго 10, пятого 24 и десятого 55 электромагнитных клапанов.

Если кислород находится в третьем источнике газа 12, контроллер 40 (К) подает команду на включение устройства для забора и очистки воздуха 37 (УЗОВ), третьего 13 и пятого 36 смесителей, первого насоса 23 и открытие третьего 14, пятого 24 и десятого 55 электромагнитных клапанов.

Если кислород находится в четвертом источнике 17, контроллер 40 (К) подает команду на включение устройства для забора и очистки воздуха 37 (УЗОВ), четвертого 19 и пятого 36 смесителей, первого насоса 23 и открытие четвертого 20, пятого 24 и десятого 55 электромагнитных клапанов.

При необходимости очистки ингаляционного аппарата, нажимают на вторую электрическую кнопку 43 (ЭК2) и через сенсорный дисплей 41 (СД) задают время очистки которое передают на контроллер 40 (К), который подает команду на включение устройства для забора и очистки воздуха 37 (УЗОВ), первого 3, второго 9, третьего 14, четвертого 19 и пятого 36 смесителей, реверсивного насоса 54, и открытие первого 4, второго 10, третьего 15, четвертого 20, пятого 24, шестого 26, седьмого 33, девятого 38 и десятого 55 электромагнитных клапанов. Очищенный воздух с дезинфицирующей смесью из баллона 39 под давлением проходит через весь ингаляционный аппарат. После проведения очистки контроллер 40 (К) подает команду на выключение первого 3, второго 9, третьего 14, четвертого 19 и пятого 36 смесителей, устройства для забора и очистки воздуха 37 (УЗОВ), реверсивного насоса 54, и закрытие первого 4, второго 10, третьего 15, четвертого 20, пятого 24, шестого 26, седьмого 33, девятого 38 и десятого 55 электромагнитных клапанов.

При необходимости аварийного отключения ингаляционного аппарата, нажимают на третью электрическую кнопку 44 (ЭК3) и контроллер 40 (К) подает команду на закрытие всех электромагнитных клапанов, на остановку смесителей и насосов.

Когда необходимо выключить ингаляционный аппарат, зажимают первую электрическую кнопку 42 (ЭК1) на 4-5 с и контроллер 40 (К) подает команду на закрытие всех электромагнитных клапанов, на остановку смесителей и насосов, и выключение всех датчиков и сенсорного дисплея 41 (СД).

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к ингаляционному аппарату. Ингаляционный аппарат содержит четыре источника газа, один из которых наполнен кислородом, первый, второй, третий и четвертый электромагнитные клапаны (4, 10, 15, 20), к каждому из которых подсоединены первый (5), второй (11), третий (16) и четвертый (21) расходомеры, пятый электромагнитный клапан (24), шестой электромагнитный клапан (35), выход которого соединен с атмосферой, влагосборник (30), абсорбер углекислого газа (31), дисплей (41) и контроллер (40). В качестве трех источников газов использованы и/или источник гелия, и/или источник ксенона, и/или источник закиси азота, и/или источник криптона, и/или источник неона, и/или источник аргона. К каждому источнику газа (1, 7, 12, 17) последовательно подсоединены редуктор (2, 8, 13, 18), смеситель (3, 9, 14, 19) и электромагнитный клапан (4, 10, 15, 20). Первый (5), второй (11), третий (16) и четвертый (21) расходомеры соединены с первым (49), вторым (50), третьим (51) и четвертым (52) обратными клапанами, которые подсоединены к емкости для хранения газовой смеси (53), которая соединена с манометром (34), шестым электромагнитным клапаном (35) и реверсивным насосом (54), который соединен с емкостью для хранения газовой смеси (53), к которой последовательно подсоединены седьмой электромагнитный клапан (55), первый газоанализатор (22), первый насос (23), пятый электромагнитный клапан (24), который соединен с ингаляционной маской (25), выход которой соединен с восьмым электромагнитным клапаном (26), к которому последовательно подсоединены второй насос (27), второй газоанализатор (28), устройство очистки от микроорганизмов (29), влагосборник (30), абсорбер углекислого газа (31), третий насос (32), девятый электромагнитный клапан (33), который соединен с емкостью для хранения газовой смеси (53). К первому (3), второму (9), третьему (14) и четвертому (19) смесителям подсоединен пятый смеситель (36), к которому подключены устройство для забора и очистки воздуха (37) и десятый электромагнитный клапан (38), соединенный с баллоном с дезинфицирующей смесью (39); манометр (34), устройство для забора и очистки воздуха (37), датчик температуры тела (45), датчик артериального давления (46), пульсоксиметр (47), спирометр (48), реверсивный насос (54), все редукторы, смесители, электромагнитные клапаны, расходомеры, газоанализаторы и насосы подключены к контроллеру (40), который соединен с сенсорным дисплеем (41) и с кнопками включения/выключения, запуска очистки и аварийного отключения аппарата. Техническим результатом заявленного изобретения является создание ингаляционного аппарата, позволяющего проводить анализ газовой смеси на вдохе и выдохе пациента, контролировать и анализировать его состояние в течение проведения терапии, а также вести продувку и очистку аппарата до или после проведения ингаляционной терапии. 3 ил.

Ингаляционный аппарат, содержащий четыре источника газа, один из которых наполнен кислородом, первый, второй, третий и четвертый электромагнитные клапаны (4, 10, 15, 20), к каждому из которых подсоединены первый (5), второй (11), третий (16) и четвертый (21) расходомеры, пятый электромагнитный клапан (24), шестой электромагнитный клапан (35), выход которого соединен с атмосферой, влагосборник (30), абсорбер углекислого газа (31), дисплей (41) и контроллер (40), отличающийся тем, что в качестве трех источников газов использованы и/или источник гелия, и/или источник ксенона, и/или источник закиси азота, и/или источник криптона, и/или источник неона, и/или источник аргона, к каждому источнику газа (1, 7, 12, 17) последовательно подсоединены редуктор (2, 8, 13, 18), смеситель (3, 9, 14, 19) и электромагнитный клапан (4, 10, 15, 20); первый (5), второй (11), третий (16) и четвертый (21) расходомеры соединены с первым (49), вторым (50), третьим (51) и четвертым (52) обратными клапанами, которые подсоединены к емкости для хранения газовой смеси (53), которая соединена с манометром (34), шестым электромагнитным клапаном (35) и реверсивным насосом (54), который соединен с емкостью для хранения газовой смеси (53), к которой последовательно подсоединены седьмой электромагнитный клапан (55), первый газоанализатор (22), первый насос (23), пятый электромагнитный клапан (24), который соединен с ингаляционной маской (25), выход которой соединен с восьмым электромагнитным клапаном (26), к которому последовательно подсоединены второй насос (27), второй газоанализатор (28), устройство очистки от микроорганизмов (29), влагосборник (30), абсорбер углекислого газа (31), третий насос (32), девятый электромагнитный клапан (33), который соединен с емкостью для хранения газовой смеси (53), при этом к первому (3), второму (9), третьему (14) и четвертому (19) смесителям подсоединен пятый смеситель (36), к которому подключены устройство для забора и очистки воздуха (37) и десятый электромагнитный клапан (38), соединенный с баллоном с дезинфицирующей смесью (39); манометр (34), устройство для забора и очистки воздуха (37), датчик температуры тела (45), датчик артериального давления (46), пульсоксиметр (47), спирометр (48), реверсивный насос (54), все редукторы, смесители, электромагнитные клапаны, расходомеры, газоанализаторы и насосы подключены к контроллеру (40), который соединен с сенсорным дисплеем (41) и с кнопками включения/выключения, запуска очистки и аварийного отключения аппарата.