Устройство для ингаляционного наркоза

 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в отделениях анестезиологии и реанимации. Техническим результатом является повышение точности дозирования анестетиков при снижении аппаратурных затрат. Устройство содержит микропроцессор с ЖК-дисплеем и клавиатурой, шаговый двигатель, шприц-дозатор и два канала подачи газов, каждый из которых состоит из регулировочного вентиля, линейного пневматического сопротивления и датчика перепада давления. Канал высокого давления закиси азота дополнительно содержит электромагнитный клапан, а канал высокого давления кислорода содержит датчик давления. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в отделениях анестезиологии и реанимации медицинских частей и учреждений, также может применяться совместно с аппаратами искусственной вентиляции легких (ИВЛ) для инсуффляционного наркоза.

Современные аппараты ингаляционного наркоза (ИН), находящиеся в эксплуатации, морально устарели: требуют большого (неоправданного) расхода анестетиков, загрязняют окружающую среду (в том числе операционную) и имеют сравнительно медленное начало действия анестетиков.

Известны аппараты ИН по открытому, полуоткрытому способу (нереверсивный контур), закрытому и полузакрытому способу (реверсивный контур), см. БМЭ, М. , 1975 г., стр. 196-197.

Схематично аппараты для ингаляционного наркоза представляют собой газопроводящую систему с измерительными, дозирующими и клапанными устройствами, в которой протекают гидравлические и физико-химические процессы. Часть газопроводящей системы аппарата, предназначенная для соединения с дыхательными путями пациента, называется дыхательным контуром. Другая часть газопроводящей системы для передачи дыхательной смеси от ее источников в дыхательный контур именуется линией подачи дыхательной смеси. Движение газовой смеси в линии подачи дыхательной смеси может быть непрерывным или прерывистым в зависимости от конструктивных особенностей аппарата. В связи с этим существуют два вида аппаратов для ИН: аппараты непрерывного потока и аппараты прерывистого потока. В аппаратах первого вида (например, "Полинаркон") свежая дыхательная смесь движется по линии подачи и поступает в дыхательный контур непрерывно. В аппаратах второго вида (например, НАПП-2, "Автонаркон-Cl") этот процесс происходит периодически, по мере потребления газа пациентом.

Недостатками данных устройств являются: значительный расход анестетиков, низкая экология, применение в основном устаревших анестетиков.

Известен испаритель анестетиков, содержащий корпус, фитильную цилиндрическую камеру испарения с газовым каналом отвода паров, сообщенными с соответствующими магистралями крана регулирования концентрации паров анестетиков, и термоконденсатор с клапаном, установленным в канале отвода паров камеры испарения, отличающийся тем, что с целью повышения точности дозирования анестетиков в камере испарения выполнен дополнительный газовый канал и в ее полости с кольцевым зазором установлен стакан с фитилем на наружной поверхности и двумя диаметрально противоположными сквозными пазами в его нижней части, оси выходных отверстий газовых каналов, сообщенных с кольцевым зазором, расположены оппозитно в диаметральной плоскости камеры, канал отвода паров выполнен Г-образным и его вертикальная ось, совпадающая с осью камеры, и ось его горизонтального участка расположены в упомянутой диаметральной плоскости, относительно которой пазы смещены на 90^o, при этом клапан закреплен с возможностью осевого перемещения в пластине термоконденсатора, см. патент РФ 1810061.

Недостатком данного испарителя является: сложность конструкции, следовательно, трудности в изготовлении и высокая себестоимость, а в случае применения в качестве моноастетика ксенона как наиболее перспективного испаритель вообще не нужен.

Известен аппарат наркозно-дыхательный "Фаза-5НР", состоящий из собственно аппарата ИВЛ, приставки наркозной, патрубка "свежая смесь", патрубка "отработанная смесь", резинового мешка, двух шлангов, выведенных за пределы операционной (один от ИВЛ, второй от приставки наркозной), патрубка "вдох", увлажнителя и отстойников.

Недостатками аппарата являются: избыточный расход анестетиков, почти на порядок больше необходимого для пациента, работа только с анестетиком фторотан, см. "Аппарат искусственной вентиляции легких Фаза-5 и его модификации" ТО и ИЭ РП5.00-00.000 ТО.

Известно устройство для ингаляционного наркоза (см. заявку 93058160), которое включает испаритель барботажного типа и две цепи подачи газов, каждая из которых состоит из регулировочного вентиля, делителя газов, ротаметра. Делитель выполнен из ламинарных сопротивлений, где деление потока газоносителя между плечами носителя осуществляется методом широтно-импульсной модуляции с помощью электромагнитного плана.

Недостатками данного устройства являются: недостаточные функциональные возможности, выраженные в отсутствии визуальной индикации, нет аварийного переключения на прямую подачу О₂ при падении его ниже определенного, а при дальнейшем падении нет блокировки подачи закиси азота, нет аварийной предупредительной сигнализации, логика управления аппаратом не имитирует работу с привычными анестезиологу ротаметрами; также неудачен сам выбор регулировки, который требует специальных делителей, что усложняет и удорожает устройство - прототип.

Технической задачей изобретения является повышение точности дозирования анестетиков при снижении аппаратурных затрат.

Для решения поставленной задачи предлагается "Устройство для ингаляционного наркоза", содержащее микропроцессор с ЖК-дисплеем и клавиатурой, шаговый двигатель, шприц-дозатор и две линии высокого давления для подачи закиси азота и кислорода, каждый из которых состоит из регулировочного вентиля, линейного пневматического сопротивления и датчика перепада давления, причем линия для подачи закиси азота дополнительно содержит электромагнитный клапан, а линия для подачи кислорода содержит датчик давления, вход подачи закиси азота через электромагнитный клапан и через первый регулировочный вентиль соединен с первым линейным пневматическим сопротивлением, параллельно которому установлен первый датчик перепада давления, вход подачи кислорода через второй регулировочный вентиль соединен со вторым линейным пневматическим сопротивлением, параллельно которому установлен второй датчик перепада давления, кроме того, вход подачи кислорода соединен с датчиком давления и входом кнопки экстренной подачи кислорода, выход которой совместно с выходами первого и второго линейных пневматических сопротивлений соединен со входом шприца-дозатора, выход которого является выходом устройства, микропроцессор с ЖК-дисплеем и клавиатурой первым управляющим выходом соединен с управляющей обмоткой шагового двигателя, выход которого соединен со штоком шприца-дозатора, вторым управляющим выходом - с кнопкой экстренной подачи кислорода, а третьим управляющим выходом - с электромагнитным клапаном; линейное пневматическое сопротивление представляет собой трубку из нержавеющей стали толщиной стенок 1-2 мм длиной 30-40 мм, диаметром 16 мм, внутри трубки перпендикулярно газовому потоку помещены сетки, выполненные также из нержавеющей стали, при этом число сеток зависит от нужного перепада давлений, размер каждой из ячеек сетки 0,2•0,2 мм, а толщина проволоки 0,1 мм; сетки выполняется размером по внутреннему диаметру трубки и вставлены в нее вплотную друг к другу; для перепада давления 30-35 мм водяного столба число сеток равно приблизительно 30 шт.

На фиг.1 показана структурная схема устройства, на которой изображено: 1 - аварийный электромагнитный клапан, 2 и 3 - первый и второй регулировочные вентили соответственно, 4 и 5 - первое и второе линейные пневматические сопротивления, 6 и 7 - первый и второй датчики перепада давления, 8 - кнопка (с памятью) экстренной подачи кислорода, 9 - датчик давления, 10 - шприц-дозатор, 11 - микропроцессор с ЖК-дисплеем и клавиатурой, 12 - шаговый двигатель, RS-232C шина последовательного интерфейса, управляющие и информационные сигналы.

На фиг.2 показана конструкция сетки с креплением к диску, на фиг.3 и 4 - варианты установки сеток в трубке с диском и без него.

Закись азота N₂О по линии высокого давления через аварийный электромагнитный клапан 1 и через первый регулировочный вентиль поступает на вход первого линейного пневматического сопротивления 4, параллельно которому установлен первый датчик перепада давления 6; кислород О₂ по своей линии высокого давления поступает на датчик давления 9, на вход нормально открытого контакта кнопки 8 и через второй регулировочный вентиль 3 на вход второго линейного пневматического сопротивления 5, параллельно которому установлен второй датчик перепада давления 5, выходы обоих линейных пневматических сопротивлений 4 и 5, нормально открытого контакта 8 через сумматор поступает на вход шприц-дозатора 10; микропроцессор 11 имеет три информационных входа, соединенных соответственно: первый - с выходом первого датчика перепада давления 6, второй - с выходом второго датчика перепада давления 7, третий - с выходом датчика давления 9, а также микропроцессор 11 имеет три управляющих выхода, соединенных соответственно: первый - с управляющей обмоткой шагового двигателя 12, второй - с управляющим входом кнопки 8 экстренной подачи кислорода и третий - с управляющим входом электромагнитного клапана 1; микропроцессор 11 имеет также шину последовательного интерфейса RS232C для связи с центральным процессором и мониторингом отображения текущей информации.

Указанные узлы и блоки представляют собой и могут быть выполнены на следующих элементах: электромагнитный клапан 1 - в общем виде обычный кран прямого действия с приводом от электромагнита; датчик давления 9, а также датчики перепада давления 6 и 7, см. "Клиническая анестезиология" Дж. Эдвард Морган, изд. Бином, М. , 98, стр. 55; вентиль регулирования 2 и 3 там же, стр. 52-53; кнопка 8 - см. электромагнитный клапан 1 с возможностью ручного включения; шприц-дозатор 10 - в общем виде медицинский стеклянный шприц с приводом от шагового двигателя; МП 11 с ЖК-дисплеем и клавиатурой фирмы Jntel 80С 188ЕС, см. Каталог электронных компонентов, Россия-99, М., ДОД ЭКА, 99, стр. 487; шаговый двигатель 12, например, типа ДШИ-200-3, см. Петербургский ж. "Электроника", 2/96, стр. 35-37; ЖК-дисплей фирмы POWER TYPPG-12864A 128•64 точки с подвеской, см. Akiv-Matrix LCDs LDEО52T-12 320•240 5.1 N 46029, TECHNISCHER KATALOG 96/97 г. фирмы Setron, стр. 466 38032, Brauschweig, Germany, Клавиатура фирмы GEBE серии TX120X, см. Каталог 1 "Все необходимое для индустриальных, бортовых и встроенных систем управления, контроля и сбора данных, М., 117313, а/я 81 Prosoft, стр. 61.

Устройство работает следующим образом. Перед началом работы (подачи наркоза непосредственно пациенту) в зависимости от физических данных пациента (вес, комплекция и др. ) по графику (номограмме), рассчитанному заранее и приложенному к устройству (приклеенному на кожухе устройства), устанавливаются по шкалам вентилей 2 и 3 нужные положения, пропорциональные заданным расходам газов. С датчиков перепадов давления 6 и 7 на первый и второй информационные входы микропроцессора 11 соответственно поступают информационные сигналы, пропорциональные фактическим расходам медицинских газов. Эти данные отражаются на ЖК-дисплее МП 11 в цифровой форме в реальном масштабе времени и, если отличаются от заданных, то проводится корректировка требуемого значения поворотами ручек вентилей 2 и 3. После чего пациенту надевается ротоносовая маска (на фиг.1 условно не показана) и нажимается по команде анестезиолога кнопка "Пуск" (на фиг.1 также условно не показана) на панели МП 11, по которой устройство начинает работу, т.е. по команде МП 11 с управляющего выхода 1 на шаговый двигатель 12 (ШД), шприц-дозатор 10 подается сигнал, пропорциональный замеренному суммарному расходу кислорода и закиси азота и установленной объемной концентрации паров жидкого анестетика, в результате чего ШД 12 вращается с определенной угловой скоростью, выдавливая в дыхательный контур определенную дозу жидкого анестетика, которая в дыхательном контуре испаряется. При падении давления кислорода в линии высокого давления ниже определенного предела (замеряется датчиком давления 9) включается аврийно-принудительная сигнализация и включается по команде МП 11 (упр. вых 2) кнопка 8 экстренной подачи кислорода по линии, установленной в обход вентиля 3 и линейного пневматического сопротивления 5, кнопка 8 также аварийно может включаться вручную (на чертеже условно не показана), а при дальнейшем падении давления кислорода дополнительно блокируется подача закиси азота (электромагнитный клапан 1 закрывается по упр. выходу 3 с МП 11). Линейные пневматические сопротивления 4 и 5 представляют собой цилиндрические трубки внешним диаметром ⊘16 мм из нержавеющей стали, толщина стенок приблизительно 1 мм, длина трубок 25-35 мм; внутри трубок вплотную друг к другу и перпендикулярно оси трубок размещены сетки с калиброванными отверстиями шагом 0,2 мм, толщина сеток 0,1 мм, выполненные также из нержавеющей стали. При подаче газа на один конец трубки с давлением Рвх1 (Рвх2) на другом конце в результате сопротивления сеток газовому потоку давление Рвых1 (Рвых2) будет значительно меньше. Варьируя длину трубок и их диаметр и соответственно количество сеток (при длине трубки 30-40 мм в нее входит = 30 шт.), можно менять сопротивление газовому потоку в широком пределе. При указанных выше параметрах трубки и сеток перепад давления на датчиках 6 и 7 составляет 30-35 мм вод. столба.

Предложенное линейное пневматическое сопротивление имеет еще одно несомненное достоинство: не забивается влагой в отличие от наиболее распространенных песочных.

Применении данного изобретения позволяет: - значительно снизить расход газов, более чем на порядок; - автоматизировать процесс наркоза; - получать наглядную информацию на ЖК-дисплее о текущих параметрах процесса в реальном масштабе времени; - повысить безопасность процесса; - построение линейного пневматического сопротивления на сеточном принципе оптимизирует расход газов, что создает значительную экономию, т.е. данное устройство полностью соответствует принципу: "стоимость-эффективность".

Формула изобретения

1. Устройство для ингаляционного наркоза, содержащее микропроцессор с ЖК-дисплеем и клавиатурой, шаговый двигатель, шприц-дозатор и две линии высокого давления для подачи закиси азота и кислорода, каждая из которых состоит из регулировочного вентиля, линейного пневматического сопротивления и датчика перепада давления, причем линия для подачи закиси азота дополнительно содержит электромагнитный клапан, а линия для подачи кислорода содержит датчик давления, вход подачи закиси азота через электромагнитный клапан и через первый регулировочный вентиль соединен с первым линейным пневматическим сопротивлением, параллельно которому установлен первый датчик перепада давления, вход подачи кислорода через второй регулировочный вентиль соединен со вторым линейным пневматическим сопротивлением, параллельно которому установлен второй датчик перепада давления, кроме того, вход подачи кислорода соединен с датчиком давления и входом кнопки экстренной подачи кислорода, выход которой совместно с выходами первого и второго линейных пневматических сопротивлений соединен со входом шприца-дозатора, выход которого является выходом устройства, микропроцессор с ЖК-дисплеем и клавиатурой первым управляющим выходом соединен с управляющей обмоткой шагового двигателя, выход которого соединен со штоком шприца-дозатора, вторым управляющим выходом - с кнопкой экстренной подачи кислорода, а третьим управляющим выходом - с электромагнитным клапаном.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что линейное пневматическое сопротивление представляет собой трубку из нержавеющей стали толщиной стенок 1-2 мм, длиной 30-40 мм, диаметром 16 мм, внутри трубки перпендикулярно газовому потоку помещены сетки, выполненные также из нержавеющей стали, при этом число сеток зависит от нужного перепада давлений, размер каждой из ячеек сетки 0,2•0,2 мм, а толщина проволоки 0,1 мм.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что сетки выполнены размером по внутреннему диаметру трубки и вставлены в нее вплотную друг к другу.

4. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что для перепада давления 30-35 мм вод. ст. число сеток равно приблизительно 30 шт.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4