Устройство для дыхания газовоздушными смесями Советский патент 1992 года по МПК A61M16/00 

Изобретение относится к средствам медицинской техники и найдет применение в медицинской практике при лечении различных заболеваний с помощью дыхательных газовых смесей с повышенным и пониженным содержанием кислорода.

Устройства для дыхания газовоздушными смесями известны. Так, например, известно устройство, предназначенное для формирования газовой гипоксической смеси, содержащее дозиметр для измерения объемного расхода азота, инжектор для подсоса воздуха, камеру смешения, дыхательный мешок, шланг, клапан и маску, в котором для повышения точности регулировки концентрации кислорода в смеси в линии всасывания инжектора установлен ротаметр и регулирующий дроссель. Недостатком устройства является нестабильность состава формируемой смеси, обусловленная зависимостью подсоса воздуха от давления азота на входе в инжектор. При изменениях давления по различным причинам изменяются как расход азота, так и подсос воздуха, и чтобы удерживать состав смеси в нужном диапазоне, требуется непрерывно контролировать показания ротаметров и проводить регулировку расхода дросселем, что практически неосуществимо. В случае, когда требуется изменить расход гипоксической смеси (для устранения дефицита или для экономии сжатого азота), необходимо проводить двойную регулировку - расхода азота и подсоса воздуха.

Последний недостаток исправлен в ин- жекционном устройстве, в котором установлен клапан перепуска и регулятор низкого давления, которые осуществляют автоматическую регулировку подсоса воздуха в зависимости от расхода поданного газа.

Общим недостатком описанных инжек- ционных устройств (последнее может являться прототипом предлагаемого) остается нестабильность состава газовоздушной с меси, необходимость ее непрерывного контроля (особенно в случае использования гипоксических смесей), недостаточная точность формирования смеси, обусловленная

низкой точностью расходомеров и регуляторов давления и расхода, а в случае их отсут- ствия - нормальными отклонениями размеров инжекционныхустройств, засорением инжекционных сопел.

Предлагаемое устройство лишено недостатков инжекционных аппаратов, полностью исключает возможность изменения состава формируемой газовоздушной смеси

под воздействием перечисленных факторов, повышает по сравнению с прототипом точность и стабильность состава формируемой газовой смеси, устраняет необходимость контроля состава смеси.

Цель предлагаемого устройства - повышение стабильности состава газовоздушной смеси - достигается тем, что устройство для дыхания газовоздушными смесями, содержащее расположенные в корпусе газовый

и воздушный дозаторы с исполнительными механизмами, взаимодействующими с управляющим звеном согласующего механизма, смеситель потоков, сообщающийся пневмоканалами с воздушным и газовым

дозаторами, выходной трубопровод с дыхательным блоком и подводящие элементы для сообщения дозаторов соответственно с источником газа и атмосферой, снабжено пневматическим распределительным устройством с пневмоканалами, имеющим переключатель потоков газа с поворотным элементом, каждый из дозаторов выполнен в виде двух изолированных друг от друга с помощью подвижной перегородки камер

переменного объема, управляющее звено согласующего механизма выполнено в виде штока с порой, жестко соединенного с упомянутыми перегородками с возможностью совместного перемещения, установленного

с возможностью взаимодействия с поворотным элементом переключателя потоков, при этом пневмоканалы распределителя сообщены с каждой из камер дозатора.

Воздушный и газовый дозаторы

предлагаемого устройства могут иметь два варианта исполнения - в виде оппо- зитно расположенных сильфонов с общей жесткой подвижной стенкой и в виде емкости с жесткими стенками с подвижной перегородкой в виде мембраны с жестким центром.

Пневматическое распределительное устройство также может иметь два варианта исполнения - золотниковое и клапанное. Каждый вариант исполнения дозаторов может быть использован в совокупности с каждым вариантом исполнения распределительного устройства.

На фиг, 1 изображена схема предлагаемого устройства с сильфонным вариантом дозирующего газового блока и с золотниковым вариантом пневматического распределительного устройства.

Дозирующий газовый блок состоит из двух одинаковых объемных дозаторов - газового 1 и воздушного 2. Каждый из объемных дозаторов состоит из двух оппозитно расположенных измерительных резиновых мехов, имеющих общую подвижную крышку (3, 4,5. 6). Подвижные крышки обоих объемных дозаторов - газового и воздушного - механически связаны с плечами рычага 7, имеющего опору 8. Последняя выполнена в виде втулки с перпендикулярно расположенным шарниром, ось которого закреплена на ползуне 9, снабженном стрелкой, перемещающемся по неподвижным направляющим 10, снабженным шкалой и регулировочным винтом 11. Таким образом, положение опоры 8 регулируется винтом 11. На одном из плеч штока 7 закреплена пружина 12. Пневматическое распределительное устройство 13 представляет собой золотник с неподвижной частью 14, подвижной частью 15, снабженной осью 16 с опорой в неподвижной части золотника. На подвижной части 14 золотника имеются пневмоканалы, соединенные с атмосферой, линией сжатого газа (через запорно-регули- ровочный вентиль 17), четырьмя полостями объемных дозаторов и дыхательным блоком. Подвижная часть 15 содержит коммутирующие пневмоканалы.

Дыхательный блок состоит из маски 18, клапанной коробки 19, дыхательного мешка 20, увлажнителя 21 и калорифера 22. Маска 18 предназначена для присоединения пациента к циркуляционной системе устройства. Клапанная коробка 19 служит для разделения потоков вдыхаемого и выдыхаемого газа, препятствуя накоплению выдыхаемого С02- Дыхательный мешок 20 предназначен для накопления резерва дыхательной газовой смеси. Увлажнитель 21 и калорифер 22 увлажняют и согревают дыхательную газовую смесь, создавая тем самым комфортные условия дыхания.

Объемные дозаторы 1 и 2, неподвижная часть 14 пневматического распределительного устройства 13, неподвижное основание опоры 8 штока 7 закреплены на общем 5 основании (не обозначено).

Работа предлагаемого устройства происходит следующим образом.

Поступающий от баллона или газовой разводки газ (кислород, азот), расход кото0 рого регулируется вентилем 17, проходит через пневмоканалы неподвижной и подвижной частей золотника 13 в один из измерительных мехов газового объемного дозатора 1 (на фиг. 1 - в измерительный мех

5 4). При наполнении меха 4 газом из меха 3 (также наполненного газом) и меха 6 (наполненного воздухом) вытесняются через пневмоканалы золотника 13 в дыхательный блок газ и воздух в соотношении объемов, уста0 новленном положением опоры 8 рычага 7. Сформированная таким образом дыхательная газовоздушная смесь поступает через калорифер 22 и увлажнитель 21 в дыхательный мешок 20 и маску 18. Одновременно

5 через пневмоканалы золотника 13 происходит наполнение меха 5 воздушного дозатора 2 атмосферным воздухом.

В исходном положении, представленном на фиг. 1, пружина 12 занимала положе0 ние справа от поворотной оси 16. При наполнении меха 4 происходит перемещение рычага 7, и в момент, когда пружина 12 займет положение слева от поворотной оси 16, происходит поворот подвижной части 15

5 золотника 13 до упора. После этого поворота газом и воздухом начинают наполняться ранее опорожненные меха 3 и 6, а наполненные меха4 и 5 опорожняются вдыхательный блок. При этом из-за постоянства размеров

0- мехов и длин плеч рычага 7 газовый состав формируемой смеси стабилен и не зависит ни от каких факторов. Изменения условий на входе в устройство при открытии или закрытии вентиля 17 приводит лишь к изме5 нению скорости формирования газовой смеси и увеличению ее расхода и не меняют ее состава. Учитывая, что объемная дозировка газа является наиболее точной из известных систем дозировки, проверка

0 состава газовой смеси не требуется: формирующее смесь устройство само является поверочным средством.

На фиг. 2 изображена схема варианта исполнения дозирующего газового бяока с

5 газовым и воздушным дозаторами 23 и 24 соответственно; каждый из которых выполнен в виде емкости с жесткими стенками, разделенной подвижной перегородкой в виде мембраны 26 с жестким центром 27 на две полости, каждая из которых имеет пневмоотвод, соединенный с распределительным устройством. Жесткие центры мембран обоих дозаторов через деформируемые стенки 28 корпусов жестко связаны со штоком 7, снабженным опорой 8, играющим роль согласующего механизма, описанного выше. Шток 7 связан с поворотным элементом распределительного устройства посредством пружины 12. В представленном варианте исполнения дозирующего блока полость емкости выполняет роль аналогичного по расположению измерительного сильфона в предыдущем варианте, а мембрана выполняет роль общей подвижной крышки пары оппозитно расположенных сильфонов.

На фиг. 3 изображена схема варианта исполнения устройства для дыхания газовоздушными смесями, в котором представлен частный вариант исполнения газового дозирующего блока, клапанный вариант исполнения пневматического распределительного устройства и дыхательный блок прежнего состава.

Частный вариант исполнения емкостного газового дозирующего блока представляет собой прямое соединение двух объемных дозаторов 23 и 24, каждый из которых выполнен в виде стакана с закрепленной посредине эластичной мембраной, снабженной жестким центром и штоком 7. Полости стакана по обе стороны мембраны пневматически сообщены с распределительным устройством. Шток 7 является общим для обоих объемных дозаторов (как это изображено на фиг. 3); в этом частном случае исполнения газового дозирующего блока соотношение объемов газа и воздуха в формируемой смеси равно 1 : 1 и не регулируется.

Изображенный на фиг. 3 клапанный вариант пневматического распределительного устройства представляет собой совокупность клапанных устройств. Полости воздушного объемного дозатора 24 соединены с атмосферой и дыхательным блоком двумя парами самодействующих клапанов 29 и 30, полости газового дозатора 23 соединены с дыхательным блоком и линией сжатого газа через две мембранные клапанные коробки 31 и 32 и управляемый двусторонний клапан 33.

Мембранная клапанная коробка содержит мембрану, закрывающую большое и малое седла. Управляемый двусторонний клапан 33 снабжен рычагом 34 с закрепленной пружиной 12, другой конец которой закреплен на штоке 7 газового дозирующего блока, и герметизирующей мембраной 35

Газовый дозирующий блок, опора рычага 34 и корпус управляемого двустороннего клапана 33 закреплены на общем основании (на схеме рис. 3 не обозначено). Дыхательный блок варианта устройства аналогичен вышеописанному,

Вариант устройства для дыхания газовоздушными смесями, схема которого изображена на рис. 3, работает следующим

0 образом.

Сжатый газ от баллона или газовой разводки поступает через запорно-регулиро- вочный вентиль 17, открытое седло управляемого клапана 33 и большое седло

5 мембранной клапанной коробки 31 (малое седло при этом закрыто мембраной) в правую полость газового дозатора 23. При наполнении правой полости перемещается мембрана газового дозатора 23 и скреплен0 ный с нею шток 7. Благодаря этому из левой полости газового дозатора 23 через малое седло мембранной клапанной коробки 32 (большое седло при этом перекрыто мембраной) газ попадает в дыхательный блок.

5 Одновременно под воздействием штока 7 перемещается мембрана воздушного дозатора 24, вытесняя объем воздуха, равный вытесняемому объему газа, в дыхательный блок из левой полости воздушного дозатора

0 24 через клапан выдоха клапанной коробки 29 и засасывая воздух в правую полость из атмосферы через клапан вдоха клапанной коробки 30.

В исходном положении пружина 12,

5 связывающая шток 7 газового дозирующего блока с рычагом 34 двустороннего клапана 33, расположена справа от опоры рычага 34, благодаря чему оказывается закрытым правое седло двустороннего клапана 33.

0 При перемещении штока 7 после того, как пружина 12 расположится слева от опоры рычага 34, произойдет переключение управляемого клапана 33; правое седло клапана откроется, левое закроется. После оста5 новки дозирующего блока в момент переключения начинается наполнение газом левой полости газового дозатора 23 через правое седло управляемого клапана 31, большое седло мембранной клапан0 ной коробки 32. При этом газ будет вытесняться из правой полости газового дозатора 23 через малое седло мембранной клапанной коробки 31 в дыхательный блок, туда же будет вытесняться равное

5 количество воздуха из правой полости воздушного дозатора 24 через клапан выдоха клапанной коробки 30, а в левую полость воздушного дозатора 24 будет поступать воздух через клапан вдоха клапанной коробки 29.

В заключение следует еще раз указать, что описанный клапанный вариант пневматического распределительного устройства может быть использован в совокупности с вариантом исполнения газового дозирующего блока на измерительных мехах.

Формула изобретения

1.Устройство для дыхания газовоздушными смесями, содержащее расположенные в корпусе газовый и воздушный дозаторы с исполнительными элементами, взаимодействующими с управляющим звеном согласующего механизма, смеситель потоков, сообщающийся пневмоканалами с воздушным и газовым дозаторами, выходной трубопровод с дыхательным блоком и подводящие элементы для сообщения дозаторов соответственно с источником газа и атмосферой, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности состава газовоздушной смеси, оно снабжено пневматическим распределительным устройством с пневмоканалами, имеющим переключатель потоков газов с поворотным элементом, каждый из дозаторов выполнен в виде двух изолированных одна от другой с помощью подвижной перегородки камер переменного объема, управляющее звено согласующего механизма выполнено в виде штока с опорой, жестко соединенного с упомянутыми перегородками с возможностью совместного перемещения, а шток установлен с возможностью взаимодействия его с поворотным элементом переключателя потоков, при этом пневмоканалы распределителя сообщены с каждой из камер дозаторов.

2.Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что каждый из дозаторов выполнен в виде оппозитно расположенных сильфо- нов, а перегородка выполнена в виде общей жесткой стенки.

3.Устройство поп. 1,отличающее- с я тем, что каждый из дозаторов выполнен в виде емкости с жесткими стенками, а перегородка выполнена в виде мембраны с жестким центром.

4.Устройство по пп. 1-3, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью регулирования

процентного содержания газа в газовоздушной смеси, опора штока выполнена в виде полого цилиндра, закрепленного на ползуне с возможностью относительного уг- лового поворота, а ползун снабжен стрелкой и установлен на неподвижных направляющих со шкалой с возможностью поступательного перемещения посредством регулировочного винта.

5. Устройство поп. 1,отличающее- с я тем, что распределительное устройство выполнено в виде неподвижного основания, снабженного штуцерами для подсоединения пневмоканалов, поворотный элемент

переключателя потоков газов выполнен в виде пластины, при этом на контактирующих поверхностях основания и поворотного элемента выполнены соответственно сообщающиеся каналы смесителя потоков и коммутирующие пневмоканалы, при этом поворотный элемент снабжен подводящими элементами в виде секторов для сообще- ния камер воздушного дозатора с атмосферой, а камер газового дозатора - с

источником сжатого газа.

6. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что распределительное устройство выполнено в виде двух параллельно включенных мембранных клапанов, установленных с возможностью сообщения с каждой камерой газового дозатора, смесителем потоков и переключателем потоков, выполненным в виде корпуса, в боковых стенках которого выполнены входные отверстия

пневмоканалов с седловыми поверхностями, поворотный элемент переключателя выполнен в виде шарнирно закрепленного одним концом стержня, вторым концом, имеющим запорные поверхности, введенного через деформируемую стенку корпуса в его полость, при этом подводящий элемент воздушного дозатора выполнен в виде корпуса с тремя изолированными полостями, средняя из которых снабжена обратными клапанами и сообщена с каждой камерой дозатора и со смесителем потоков, а боко- вые,также снабженные обратными клапанами, сообщены с каждой камерой дозатора и атмосферой.

Использование: в медицине при лечении заболеваний с помощью дыхательных газовых смесей. Сущность: для повышения стабильности состава газовоздушной смеси устройство содержит газовый 1 и воздушный 2 дозаторы. Каждый из дозаторов разделен на две герметичные камеры 3, 4, 5, 6 подвижными перегородками. Подвижные перегородки жестко связаны со штоком 7. Шток 7 установлен на опоре 8 с возможностью поворота и фиксированного поступа

Гс

х«

8

риаг

32

|iVf in nLJji

/Ј,4

3D

I.