Устройство для дыхания гипоксическими смесями

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„, 1456161 А1 (5ц 4 А 6! N 16/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4083025/28-14 (22) 26.06.86 (46) 07.02.89. Бюл. N 5 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт медицинского приборо.— строения (72) Е.Н.Рейдерман, А,И.Трушин, Л.И.Немеровский, А.А.Вайнсон и В.В.Никитин (53) 615.475(088.8) (56) Патент СССР Р 1212315, кл. А 61 Н 31/02, 15.02 ° 86.

Патент ClllA Р 4086923, кл. А 61 N 16/00, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЫХАНИЯ ГИПОКСИЧЕСКИ1 1И СЮСЯ14И (57) Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для дыхания гипоксическими смесями, предназначено для лучевой терапии при онкологических заболеваниях.

Цель изобретения — поддержание соста2 ром 3 на кислород (например, с электрохимическим измерительным преобразователем), линию 4 выхода с клапаном 5 выдоха и адсорбером 6, присоединительный элемент 7 (например, эагубник) и герметичную эластичную емкость 8 (мех), соединяющую линии

1 и 4.

С линиями 4 и 1 пневматически сое10 динены линия 9 нагнетания блока 10 нагнетания и линия 11 всасывания блока 12 отсасывания соответственно. В линии 11 всасывания блока 12 установлен переменный пневматический

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

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.

Цель 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 газоанализатова 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, работающих от общего привода с различной производительностью, задаваемой дроссслем, 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 10Е). 1 ил.

1456 161

55 дроссель 13, служащий для относительного изменения производительности блоков 10 и 12 и имеющий шкалу, отградуированную в значениях потребления кислорода организмом пациента, Электрический выход газоанализатора 3 соединен с входом блока 14 управления, к второму входу которого 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 электровосстановление кислорода. При этом ток электродной реакции в электролите является мерой содержания кислорода в газовой смеси.

Блоки нагнетания .10 и отсасывания

l2 в виде воздуходувок служат соответственно для подачи атмосферного воздуха в дыхательный контур и выведения из него гипоксической дыхательной смеси, обеспечивакщих поддержание заданного состава смеси. Каждый из блоков 10 и 12 выполнен, например, в виде двух парных мембранных микрокомпрессоров, выпускаемых промьппленнос тью, включенных параллельно, причем их виброприводы путем параллельного соединения объединены в общий привод 16, подключенный к выходу бло ка 14 управления.

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

Блок 14 управления содержит последовательно соединенные дифференциальный усилитель, компаратор и исполнительный элемент.

Дифференциальный усилитель постоянного тока обеспечивает повышение

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

Компаратор обеспечивает сравнение сигнала от усилителя с сигналом от эадатчика 15 1,"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.

Устройство работает следующим образом.

На шкале задатчика 1 5 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

1 из легких газ проходит по линии 4 через клапан 5 выдоха в адсорбер 6, где поглощается выделяемый при дыхании углекислый газ, и далее в эластичную емкость 8. При вдохе газ из емкости 8 по линии 1 через преобразователь концентрации газоанализатора 3 и клапан 2 вдоха поступает в легкие пациента.

5 14561

В процессе дыхания емкость 8, являясь эласгичной, 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 (включающем герметичную емкость 8) снижается при дыхании sa счет умень- 10 щения количества кислорода, связанного с его потреблением организмом пациента, и поглощения выдыхаемого углекислого газа в адсорбере 6. Такое снижение концентрации кислорода 15 в замкнутом контуре происходит постоянно до тех пор, пока сигнал с усилителя не станет равным пороговому сигналу, установленному задатчиком

15 ° 20

Газоанализатор 3 осуществляет измерение концентрации кислорода, преобразуя значения концентрации в пропорциональные им электрические сигналы. Пропорциональный значению концентрации кислорода в дыхательном контуре электрический сигнал на выходе измерительного преобразователя газоанализатора 3 обеспечивает индикацию величины концентрации на шкале 30 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 40

15, соответствующего заданному значению концентрации кислорода), сигнап на выходе компаратора (например, +12 В) запирает транзисторы исполнительного элемента и на выходе блока 46

14 управления значение напряжения равно "0".

При этом привод 16 и блоки 10 и

12 не работают.

Когда снижающаяся в процессе дыха- 60 ния концентрация кислорода в дыхательном контуре достигает значения, при котором напряжение на выходе уси" лителя становится равным пороговому значению, соответствующему значению концентрации, установленному на эадатчике 15, полярность сигнала на выходе компаратора изменяется (-12 В), транзисторы открываются и на выходе блока 14 управления появляется электрический сигнал, включающий 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 нагнетания превышает производительность блока 12 отсасьгвания на величину потребления кислорода организмом пациента. Эта величина предварительно устанавливается с помощью переменного пневматического дросселя 13 sa 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 повысить эффективность лучевой терапии при обеспечении безопасности пациентов в процессе дыхания гипоксическими смесями с минимально допустимыми значениями концентрации кислорода.

Формула и э о б р е т е н и я

Устройство для дыхания гипоксическими смесями, содержащее ггрисоединительный элемент, линию входа с клапаном вдоха и газоанализатором, линию выдоха с клапаном выдоха и адсорбером, причем обе линии подсоеДинены к

456161

Составитель В. Скоробогатова

Техред М.Ходанич Корректор С. Черни

Редактор M.ÁëàHàð

Заказ 7507!7 Тираж 527 Подписное

В11И11ПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС(p

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгорол. у T. Про ктная, 4

7 1 емкости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью поддержания состава гипоксической смеси при изменении параметров вентиляции, оно снабжено задатчиком концентраций кислорода, блоками нагнетания и отсасывания и блоком управления, первый вход которого подключен к выходу газоанализатора, второй вход связан с вьгходом задатчика концентраций кислорода, а выход подключен к приводу, свяэанпому одним выводом через блок нагнетания с линией выдоха, а другим выводом через последовательно соединенные блок отсасывания и пневматический дроссель — с линией вдоха, при этом емкость выполнена эластичной и герметичной °