Гипоксикатор

 

Изобретение относится к аппаратам для дыхания и может быть использовано при создании гипоксии в организме человека и животных с профилактическими, лечебными и реабилитационными целями. Гипоксикатор содержит сообщенные между собой в единый канал вдоха-выдоха маску, поглотитель углекислого газа, дыхательный мешок. В поглотителе установлены два фильтра с противовирусными и противобактериальными элементами, а поглощающее вещество размещено между ними. Дыхательный мешок смонтирован с поглотителем углекислого газа посредством быстроразъемного соединения. Регулирующие сквозные отверстия для забора атмосферного воздуха выполнены в стенке поглотителя углекислого газа между нижним фильтром и быстроразъемным соединением для крепления дыхательного мешка, при этом суммарная площадь проходного сечения регулирующих сквозных отверстий для забора атмосферного воздуха составляет 0,05 - 0,5 минимальной площади проходного сечения для сообщения поглотителя углекислого газа с дыхательным мешком. Технический результат - упрощение конструкции. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а более конкретно к аппаратам для дыхания, и может быть использовано при создании гипоксии в организме человека и животных с профилактическими, лечебными и реабилитационными целями.

Известен дыхательный аппарат для гипокситерапии, включающий маску, каналы и клапаны вдоха и выдоха, средство для изменения концентрации углекислого газа (CO₂) во вдыхаемой смеси газов, выполненное в виде корпуса, вмещающего поглотитель CO₂ с крышкой с заборником атмосферного воздуха [1]. Данный дыхательный аппарат достаточно прост в производстве и использовании, однако в силу конструктивных особенностей не отвечает современным требованиям по обеспечению концентрации кислорода во вдыхаемой газовой смеси на всех режимах эксплуатации.

Известно устройство для лечения и профилактики органов дыхания и кровообращения, включающее маску, дыхательный мешок, трубопроводы вдоха и выдоха и стабилизатор состава и температуры вдыхаемой газовой смеси, выполненный в виде заслонки с фиксирующей ручкой, установленной с возможностью продольного перемещения на прямоугольном атмосферном отверстии - окне [2]. В данном устройстве не предусмотрено средство для изменения концентрации CO₂ во вдыхаемой смеси газов, что существенно ограничивает его применимость в лечебных целях.

Оба известных технических решения [1, 2] в дополнение к указанным недостаткам, являются средствами только для индивидуального пользования.

Известен аппарат для гипокситерапии, дыхательный контур которого состоит из маски, клапанов вдоха и выдоха, поглотителя CO₂, фильтра, дыхательного резервуара, заборника атмосферного воздуха, клапанной коробки и фильтрующей коробки с противобактериальным и противовирусным фильтрами [3]. Недостатком известного аппарата является сложность его конструкции, что повышает его стоимость и препятствует широкому распространению.

Известен аппарат для дыхания профессора Р.Б. Стрелкова, выполненный в виде единого канала вдоха-выдоха, образованного маской, дыхательным мешком, заборником атмосферного воздуха с регулятором, поглотителем CO₂ и съемным фильтром с противовирусными и противобактериальными элементами [4]. Регулятор представляет ряд пробок со сквозными отверстиями различного диаметра, обеспечивающими возможность их перекрытия. Данная конструкция аппарата обеспечивает удобство и эффективность его использования в стационарных условиях. Указанное известное устройство принято в качестве прототипа как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату аналог.

Недостатком прототипа является усложненность его конструкции, о чем свидетельствует наличие съемного фильтра и набора регулирующих пробок. В конечном итоге это ведет к удорожанию аппарата и ограничению возможности его использования в домашних условиях.

Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, который выражается в упрощении конструкции гипоксикатора за счет объединения нескольких его элементов в один при максимальном сохранении всех положительных свойств прототипа.

В конечном итоге упрощение конструкции обеспечивает доступность и простоту индивидуального и коллективного пользования гипоксикатором особенно в домашних условиях.

Указанный положительный технический результат достигается тем, что предлагаемый гипоксикатор, содержащий сообщенные между собой в единый канал вдоха-выдоха маску, поглотитель углекислого газа с выполненными в его верхней и нижней частях соответственно основными и регулирующими сквозными отверстиями для забора атмосферного воздуха, дыхательный мешок, фильтр с противовирусными и противобактериальными элементами, снабжен дополнительным фильтром с противовирусными и противобактериальными элементами. Основной и дополнительный фильтры установлены в поглотителе углекислого газа соответственно в верхней и нижней частях последнего таким образом, что поглощающее вещество размещено между ними. Дыхательный мешок предлагаемого гипоксикатора смонтирован с поглотителем углекислого газа посредством быстроразъемного соединения, а регулирующие сквозные отверстия для забора атмосферного воздуха выполнены в стенке поглотителя углекислого газа между нижним фильтром и быстроразъемным соединением для крепления дыхательного мешка, при этом суммарная площадь проходного сечения регулирующих сквозных отверстий для забора атмосферного воздуха составляет 0,05 - 0,5 минимальной площади проходного сечения для сообщения поглотителя углекислого газа с дыхательным мешком.

В гипоксикаторе каждый фильтр с противовирусными и противобактериальными элементами преимущественно выполнен в виде двух соединенных между собой сетчатых диафрагм круглой формы, между которыми размещен по меньшей мере один противовирусный и противобактериальный элемент, выполненный в форме пластины круглой формы. Кроме того, каждый фильтр с противовирусными и противобактериальными элементами может быть установлен в поглотителе углекислого газа посредством упругой отбортовки, выполненной по периметру одной из его сетчатых диафрагм. Возможен вариант конструкции гипоксикатора, в котором быстроразъемное соединение выполнено в виде коаксиальных втулки и кольца с сопрягающимися коническими поверхностями, между которыми закреплена горловина дыхательного мешка.

Наличие в гипоксикаторе двух фильтров с противовирусными и противобактериальными элементами обеспечивает повышенную гигиеническую защищенность пользователя, а размещение фильтров в поглотителе углекислого газа соответственно в его верхней и нижней части таким образом, что поглощающее вещество размещено между ними, позволяет упростить конструкцию за счет размещения в едином корпусе и фильтров и поглотителя. Выполнение фильтров, например, в виде двух соединенных между собой сетчатых диафрагм круглой формы, между которыми размещен по меньшей мере один противовирусный и противобактериальный элемент, выполненный в форме пластины круглой формы, позволяет, в совокупности с упругой отбортовкой, выполненной по периметру одной из сетчатых диафрагм, ограничить перемещение поглощающего вещества и попадание его в дыхательные пути и дыхательный мешок. Таким образом, поглотитель вместе с размещенными в нем фильтрами представляет собой компактный элемент, который подлежит замене по мере исчерпания его ресурса.

Для обеспечения возможности замены дыхательный мешок смонтирован с поглотителем углекислого газа посредством быстроразъемного соединения, которое может быть выполнено в виде коаксиальных втулки и кольца с сопрягающимися коническими поверхностями, между которыми закреплена горловина дыхательного мешка. Такое соединение просто и надежно в эксплуатации и не требует специальных навыков для сборки гипоксикатора и смены его элементов при необходимости.

Важнейшей проблемой при функционировании гипоксикатора является поддержание концентрации кислорода во вдыхаемой газовой смеси в определенных пределах. Так, например, в случае, когда суммарная площадь проходного сечения сквозных отверстий для забора атмосферного воздуха будет равна минимальной площади проходного сечения, сообщающего поглотитель углекислого газа с дыхательным мешком, пользователь будет вдыхать практически только атмосферный воздух, что делает использование гипоксикатора бессмысленным. Поскольку суммарная площадь проходного сечения основных и регулирующих отверстий выполняется примерно равной, то условием включения в работу дыхательного мешка будет соотношение суммарной площади проходного сечения регулирующих сквозных отверстий для забора атмосферного воздуха и минимальной площади проходного сечения для сообщения поглотителя углекислого газа с дыхательным мешком, равное не более 0,5. В противном случае, как уже отмечалось, вся дыхательная смесь будет циркулировать через сквозные отверстия, а дыхательный мешок не будет заполняться ввиду наличия в нем повышенного сопротивления движению газового потока. С другой стороны, уменьшение диаметров (площади проходных сечений) ведет к повышению степени наполняемости дыхательного мешка и снижению концентрации кислорода во вдыхаемой газовой смеси. В соответствии с требованиями действующих методических рекомендаций концентрация кислорода во вдыхаемой газовой смеси в любом случае не должна быть менее 10%. Проведенные исследования показали, что при полностью перекрытых основных отверстиях и любой интенсивности дыхания концентрация кислорода во вдыхаемой газовой смеси снижается до недопустимого минимума только в случае, когда суммарная площадь проходного сечения регулирующих сквозных отверстий для забора атмосферного воздуха становится менее 0,05 минимальной площади проходного сечения для сообщения поглотителя углекислого газа с дыхательным мешком. Конструкция аппарата не исключает, а скорее предполагает полное перекрытие основных сквозных отверстий, например, при глубоком надевании маски на соответствующий патрубок поглотителя либо при непроизвольном или умышленном их перекрытии пальцами пользователем для создания более глубокой гипоксии. Расположение регулирующих сквозных отверстий для забора атмосферного воздуха в стенке поглотителя углекислого газа, между нижним фильтром и быстроразъемным соединением, для крепления дыхательного мешка в совокупности с предлагаемой конструкцией быстроразъемного соединения полностью исключают возможность их непроизвольного перекрытия, что повышает безопасность устройства.

Предлагаемое техническое решение иллюстрировано чертежами.

На фиг. 1 изображен общий вид гипоксикатора с разрезом; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1.

Гипоксикатор содержит сообщенные между собой в единый канал вдоха-выдоха маску 1, поглотитель 2, дыхательный мешок 3. Поглотитель 2 углекислого газа состоит из цилиндрического корпуса 4, в котором в верхней и нижней части размещены основной 5 и дополнительный 6 фильтры. Между фильтрами 5 и 6 размещена навеска поглощающего вещества 7. Фильтры 5 и 6 состоят из верхней 8 и нижней 9 соединенных между собой сетчатых диафрагм круглой формы, между которыми размещен по меньшей мере один противовирусный и противобактериальный элемент 10, выполненный в форме пластины круглой формы. Для закрепления фильтров 5 и 6 в корпусе 4 по периметру нижней сетчатой диафрагмы 9 выполнена упругая отбортовка 11. Дыхательный мешок 3 соединен с корпусом 4 поглотителя 2 углекислого газа посредством быстроразъемного соединения 12, которое выполнено в виде коаксиальных втулки 13 и кольца 14 с сопрягающимися коническими поверхностями, между которыми закреплена горловина дыхательного мешка 3. В верхней части корпуса 4 выполнены основные сквозные отверстия 15 для забора атмосферного воздуха, а в нижней части, в стенке корпуса 4 поглотителя 2 углекислого газа, между нижним фильтром 6 и быстроразъемным соединением 12, выполнены регулирующие сквозные отверстия 16 для забора атмосферного воздуха. На чертеже обозначены, соответственно, диаметры (d) регулирующих сквозных отверстий 16 для забора атмосферного воздуха, определяющие суммарную площадь их проходного сечения и диаметр (D), определяющий минимальную площадь проходного сечения для сообщения поглотителя 2 углекислого газа с дыхательным мешком 3.

Функционирование реального гипоксикатора, изображенного на приведенных чертежах, осуществляется следующим образом. Пациент рукой придерживает маску 1 и совершает вдохи и выдохи. Выдыхаемая газовая смесь с пониженным содержанием кислорода и повышенным содержанием CO₂ через корпус 4 поглотителя 2 поступает в дыхательный мешок 3. При этом в поглотителе 2 происходят одновременно вирусная и бактериальная очистка газовой смеси и поглощение из нее CO₂. Одновременно возможен частичный выход газовой смеси через основные и регулирующие сквозные отверстия 15 и 16 в атмосферу. При вдохе происходит обратный процесс. Газовая смесь с пониженным содержанием кислорода из дыхательного мешка 3 через корпус 4 поглотителя 2 поступает в маску 1. При этом в поглотителе 2 происходит дополнительная очистка газовой смеси и поглощение из нее CO₂, а через основные и регулирующие сквозные отверстия 15 и 16 в маску 1 подсасывается атмосферный воздух, не позволяя снизиться концентрации кислорода ниже допустимой нормы. Таким образом, пациент постоянно вдыхает газовую смесь с пониженным содержанием в ней кислорода, за счет чего осуществляется лечебный и профилактический эффект. При необходимости замены поглотителя 2 (который является одноразовым элементом) его корпус 4 отсоединяется от маски 1 и дыхательного мешка 3, а на его место устанавливается новый.

Предлагаемый гипоксикатор за счет простоты его конструкции обладает высокими потребительскими свойствами, прост и дешев в производстве и может быть широко использован населением.

ЛИТЕРАТУРА 1. Авторское свидетельство СССР N 1599026, кл. A 61 М 16/00, 1990 г.

2. Авторское свидетельство СССР N 1607817, кл. A 61 М 16/00, 1991 г.

3. Патент СССР N 1826918, кл. A 61 M 16/00, 1991 г.

4. Патент РФ N 2040279, кл. A 61 М 16/00, 1992 г. - прототип.

Формула изобретения

1. Гипоксикатор, содержащий сообщенные между собой в единый канал вдоха-выдоха маску, поглотитель углекислого газа с выполненными в его верхней и нижней частях соответственно основными и регулирующими сквозными отверстиями для забора атмосферного воздуха, дыхательный мешок, фильтр с противовирусными и противобактериальными элементами, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным фильтром с противовирусными и противобактериальными элементами, при этом основной и дополнительный фильтры установлены в поглотителе углекислого газа соответственно в верхней и нижней частях последнего таким образом, что поглощающее вещество размещено между ними, дыхательный мешок смонтирован с поглотителем углекислого газа посредством быстроразъемного соединения, регулирующие сквозные отверстия для забора атмосферного воздуха выполнены в стенке поглотителя углекислого газа между нижним фильтром и быстроразъемным соединением для крепления дыхательного мешка, при этом суммарная площадь проходного сечения регулирующих сквозных отверстий для забора атмосферного воздуха составляет 0,05 - 0,5 минимальной площади проходного сечения для сообщения поглотителя углекислого газа с дыхательным мешком.

2. Гипоксикатор по п.1, отличающийся тем, что каждый фильтр с противовирусными и противобактериальными элементами выполнен в виде двух соединенных между собой сетчатых диафрагм круглой формы, между которыми размещен, по меньшей мере, один противовирусный и противобактериальный элемент, выполненный в форме пластины круглой формы.

3. Гипоксикатор по п.1 или 2, отличающийся тем, что каждый фильтр с противовирусными и противобактериальными элементами установлен в поглотителе углекислого газа посредством упругой отбортовки, выполненной по периметру одной из его сетчатых диафрагм.

4. Гипоксикатор по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что быстроразъемное соединение выполнено в виде коаксиальных втулки и кольца с сопрягающимися коническими поверхностями, между которыми закреплена горловина дыхательного мешка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2