Устройство для дыхания гипоксическими смесями Советский патент 1989 года по МПК A61M16/00 

1

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для дыхания гипоксическими смесями и может быть использовано при лучевой терапии онкологических заболеваний, а также при лечении различных заболеваний органов дыхания.

Цепь изобретения - поддержание состава гипоксической смеси при изменении параметров вентиляции.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит линию 1 вдоха с клапаном 2 вдоха и газоанализато/

ром 3 на кислород (например, с элек- тpoxи ичecким измерительным преобразователем) , линию 4 выхода с клапаном 5 выдоха и адсорбером 6, присое- 5 динительный элемент 7 (например, загубник) и герметичную эластичную емкость 8 (мех), соединягацую линии

1 и 4.

С линиями 4 и 1 пневматически сое- 10 динены линия 9 нагнетания блока 10 нагнетания и линия 11 всасывания блока 12 отсасывания соответственно. В линии 11 всасывания блока 12 установлен переменный пневматический

ел

о:

Oi

дроссель 13, служащий для относительного изменения производительности блоков 10 и 12 и имеющий шкапу, отградуированную в значениях потребления кислорода организмом пациента. Электрический выход газоанализатора 3 соединен с входом блока 1А управления, к второму входу которого

10

15

подключен задатчик 15, а к выходу - общий привод 16 блоков 10 и 12.

Газоанализатор 3 обеспечивает преобразование значений концентрации кислорода в газовой смеси в электрический сигнал, используемый для индикации и регулирования состава дыхательной смеси, и содержит чувствительный преобразователь, например электрохимический измерительный преобразователь на кислород и регистратор, например цифровой вольтметр. Основным элементом чувствительного преобразователя газоанализатора 3 является гальванический (топливный) элемент, использующий полное электровос- 25 становление кислорода. При этом ток электродной реакции в электролите является мерой содержания кислорода в

газовой смеси.

30

Блоки нагнетания 10 и отсасывания 12 в виде воздуходувок служат соответственно для подачи атмосферного воздуха в дыхательный контур и выведения из него гипоксической дыхатель- 5 ной смеси, обеспечивающих поддержание заданного состава смеси. Каждый из блоков 10 и 12 выполнен, например, в виде двух парных мембранных микрокомпрессоров, выпускаемых промьшшен- 40 ностью, включенных параллельно, причем их виброприводы путем параллельного соединения объединены в общий привод 16, подключенный к выходу блока 14 управления.45

Блок 14 управления служит для формирования электрического сигнала, пропорционального концентрации кислорода в дыхательной смеси и включающего общий привод 16 блоков 10 и 12 50 при достижении концентрацией кислорода значения, установленного на задатчике 15.

Блок 14 управления содержит последовательно соединенные дифференци- 55 альный усилитель, компаратор и исполнительный элемент.

Дифференциальный усилитель постоянного тока обеспечивает повьшение

1456161

уровня сигнала от газоанализатора 3, пропорционального значению концентрации кислорода в смеси, и выполнен на базе операционного усилителя, включенного по схеме инвертирукяцего усилителя. Коэффициент усиления определяется двумя резисторами, один из которых устраняет влияние входного тока смещения.

Компаратор обеспечивает сравнение сигнала от усилителя с сигналом от задатчика 15 (порог) и выполнен на базе операционного усилителя, включенного по схеме компаратора с положительной обратной связью. При этом один (инвертирующий) вход усилителя соединен с выходом усилителя, а другой - с выходом задатчика 15 концентрации.

Исполнительный элемент, обеспечивающий по сигналу от компаратора коммутацию выходного сигнала блока 14 управления и подачу напряжения на общий привод 16, выполнен, например, на транзисторах, диоде и делителе напряжения на трех резисторах.

Задатчик 15 служит для установки выбранного значения концентрации кислорода в гипоксической дыхательной смеси и выполнен в виде источника опорного напряжения, построенного на потенциометре, резисторе и двух стабилитронах.

Питание операционных усилителей и задатчика осуществляется от стабилизированного источника напряжения ±15 В.

20

Устройство работает следующим образом.

На шкале задатчика 15 устанавливают требуемое значение концентрации кислорода в дыхательной смеси, а на шкале дросселя 13 - предварительно измеренное для данного пациента значение потребления кислорода.

Для проведения сеанса лечения дыхательные пути пациента подключают к загубнику 7. При этом выдыхаемый из легких газ проходит по линии 4 через клапан 5 вьщоха в адсорбер 6, где поглощается вьщеляемый при дыхании углекислый газ, и далее в эластичную емкость 8. При вдохе газ из емкости 8 по линии I через преобразователь концентрации газоанализатора 3 и клапан 2 вдоха поступает в легкие пациента.

Устройство работает следующим образом.

На шкале задатчика 15 устанавливают требуемое значение концентрации кислорода в дыхательной смеси, а на шкале дросселя 13 - предварительно измеренное для данного пациента значение потребления кислорода.

Для проведения сеанса лечения дыхательные пути пациента подключают к загубнику 7. При этом выдыхаемый из легких газ проходит по линии 4 через клапан 5 вьщоха в адсорбер 6, где поглощается вьщеляемый при дыхании углекислый газ, и далее в эластичную емкость 8. При вдохе газ из емкости 8 по линии I через преобразователь концентрации газоанализатора 3 и клапан 2 вдоха поступает в легкие пациента.

В процессе дыхания емкость 8, яй- ляясь эластичной, изменяет свой объем в такт дыханию, растягиваясь при выходе и сжимаясь при входе, благодаря чему сопротивление дыханию не меняется. При этом общий объем газа в замкнутом дыхательном контуре (включагацем герметичную емкость 8) снижается при дыхании за счет уменьшения количества кислорода, связанного с его потреблением организмом пациента, и поглощения выдыхаемого углекислого газа в адсорбере 6. Такое снижение концентрации кислорода в замкнутом контуре происходит постоянно до тех пор, пока сигнал с усилителя не станет равным пороговому сигналу, установленному задатчиком

15.

Газоанализатор 3 осуществляет измерение концентрации кислорода, преобразуя значения концентрации в пропорциональные им электрические сигналы. Пропорциональный значению кон-, центрации кислорода в дыхательном контуре электрический сигнал на выходе измерительного преобразователя газоанализатора 3 обеспечивает индикацию величины концентрации на шкале его цифрового вольтметра и подается на вход блока 14 управления, где, усиленный дифференциальным усилителем, поступает на вход компаратора, осуществляющего его сравнение с пороговым значением сигнала от задатчика 15 концентраций.

При значении сигнала на выходе усилителя, большем порогового значения (напряжения на выходе задатчика 15, соответствующего заданному значению концентрации кислорода), сигна на выходе компаратора (например, +12 Б) запирает транзисторы исполнительного элемента и на выходе блока 14 управления значение напряжения

равно О.

При этом привод 16 и блоки 10 и 12 не работают.

Когда снижающаяся в процессе дыхания концентрация кислорода в дыхательном контуре достигает значения, при котором напряжение на выходе услителя становится равным пороговому значению, соответствующему значению концентрации, установленному на за- датчике 15, полярность сигнала на выходе компаратора изменяется (-12 В транзисторы открьшаются и на выходе

10

15

.

л

),

20

25

блока 14 управления появляется электрический сигнал, включакщий общий привод 16 блоков 10 и 12. При этом блок 10 нагнетает атмосферный воздух в дыхательный контур (линию 4), а блок 12 отсасывает гипоксическую смесь из линии 1 вдоха. Производительность блока 10 наги-етакия превышает производительность блока 12 от- сасьгеания на величину потребления кислорода организмом пациента. Эта величина предварительно устанавливается с помощью переменного пневматического дросселя 13 за счет уменьше- ния проходного сечения линии 11 всасывания блока 12.

Таким образом, после включения общего привода 16 обеспечено непрерывное поддержание достигнутой концентрации кислорода на заданном уровне, так как количество кислорода, выводимое блоком 12 отсасывания из дыхательного контура (с учетом его потребления организмом пациента) равно количеству кислорода, подаваемому в контур с атмосферным воздухом блоком 10 нагнетания. При этом точность поддержания концентрации кислорода не зависит от минутной вентиляции пациента и определяется только чувствительностью преобразователя концентрации газоанализатора 3, а объем эластичной емкости 8 после включения привода 16 сохраняется на достигнутом для данного значения концентрации уровне (объем емкости колеблется в такт дыханию относительно неизменного среднего положения), что обеспечивает стабильность значения сопротивления дыханию и его соответствие допустимому вровню.

Применение устройства позволяет 45 повысить эффективность лучевой тера- ПИИ при обеспечении безопасности пациентов в процессе дыхания гипокси- . ческими смесями с минимально допустимыми значениями концентрации кислорода.

30

35

40

50

Формула изобретения

Устройство для дыхания гипоксичес- 55 кими смесями, содержащее присоединительный элемент, линию входа с клапаном вдоха и газоанализатором, линию вьздоха с клапаном выдоха и адсорбе- ром, причем обе линии подсоединены к

7

емкости, отличающееся тем, что, с целью поддержания состава гипоксической смеси при изменении параметров вентиляции, оно снабжено эадатчиком концентраций кислорода, блоками нагнетания и отсасьтания и блоком управления, первый вход которого подключен к выходу газоанализатора, второй вход связан с выходом

/

гт

jLJJ

1618

задатчика концентраций кислорода, а выход подключен к приводу, гвязанно- му одним выводом через блок нагнета,ния с линией выдоха, а другим выводом через последовательно соединенные блок отсасывания и пневматический дроссель - с линией вдоха, при этом емкость выполнена эластичной и герметичной,

jLJJ И

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для дыхания гипоксическими смесями, предназначено для лучевой терапии при онкологических заболеваниях. Цель изобретения - поддержание состава гипоксической смеси при изменении режима и объема вентиляции. Это обеспечивается снабжением устройства, выполненого в виде замкнутого реверсивного контура, блоком управления с задатчиком концентрации, управляющим по сигналу с газоанализатора нагнетанием атмосферного воздуха в линию выдоха и отсосом гипоксической смеси из линии вдоха с помощью воздуходувок, работаюпшх от общего привода с различной производительностью, задаваемой дросселем, расположенным в линии всасывания воздуходувки, в зависимости от потребления кислорода организмом пациента в процессе дыхания. Изобретение позволяет повысить точность поддержания заданной концентрации кислорода в гипоксической дыхательной смеси и расширить диапазон задаваемых значений концентрации кислорода в смеси (в том числе и ниже 10%). 1 ил. с (Л d