Аппарат ингаляционного наркоза минимального потока

 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в отделениях анестезиологии и реанимации медицинских частей и учреждений. Аппарат содержит легочный аппарат под кислород, аппарат ПВЛ, первый, второй, третий и четвертый датчики состава смеси, адсорбер, резиновый мешок, сборники ксенона, отличающийся тем, что в него введен трехвходовой смеситель, первой и второй патрубки, шаговый двигатель, пульт управления и индикации, газоанализатор, переключатель потока с кнопкой ручного сброса со следующими соединениями: выход каждого легочного автомата и воздух соединены с входами 3-входового смесителя, выход которого соединен через первый патрубок шлангами с аппаратом ИВЛ и вторым патрубком резинового мешка, выход/вход аппарата ИВЛ через ротоносовую маску соединен с пациентом, а выход аппарата ИВЛ через адсорбер подключен к газоанализатору, а через переключатель потока - к первому сборнику ксенона, выход которого подключен также к газоанализатору и ко второму сборнику ксенона, выход резинового мешка через второй патрубок соединен со вторым входом переключателя потока. Последний параллелен кнопке ручного сброса, выход пульта управления и индикации через шаговый двигатель соединен с заслонкой 3-входового смесителя. Выход газоанализатора и первого датчика состава смеси соединены с первым и вторым информационными входами пульта управления и индикации. Аппарат обеспечивает экономичное использование дорогостоящих составляющих газа для наркоза. 1 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.

Известен аппарат ингаляционного наркоза, содержащий источник газов-носителей, дозиметр, обеспечивающий регулируемую подачу газов-носителей, испаритель жидких анестетиков и дыхательный контур для подачи пациенту или отведения от него парогазовой смеси (А.И. Трушин, В.М.Юревич. Аппараты ингаляционного наркоза. - М: Медицина. 1989, с. 3-5).

Недостатками данного аппарата являются: невысокая точность дозирования, сложность из-за наличия испарителя жидких анестетиков, большой расход газов-носителей.

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 (патент РФ 1810061).

Недостатками данного аппарата являются: - не обеспечивает достижение и поддержание с заданной точностью адекватного уровня концентрации анестетика в тканях головного мозга пациента в процессе операции; - большой расход анестетика и несущего его газа (кислорода); - загрязнение окружающей среды (операционной).

По мнению специалистов, будущее в анестезиологии принадлежит экологически чистым и безопасным анестетикам. К их числу относится ксенон. Это инертный газ без запаха н цвета, нетоксичный, невзрывоопасный, химически индифферентный, обладающий мощным наркологическим потенциалом, слабо растворяющийся в жидких средах организма и поэтому позволяющий легко управлять процессом анестезии, т. е. выводится из организма очень быстро. Его минимальная альвеоральная концентрация (МАК) равна примерно 50%. Все это делает ксенон идеальным анестетиком, безопасным и не требующим дополнительного использования ни испаряющихся, ни внутривенных анестетиков.

Однако ксенон имеет и крупный недостаток - это чрезвычайно дорогой газ. Существенно снизить стоимость анестезии можно только резким снижением расхода ксенона в процессе операции. Но на этом пути стоит довольно большие трудности.

Обычно при проведении анестезии использованный пациентом газ (смесь кислорода и закиси азота) из линии выдоха сбрасывается в атмосферу. Если для закиси азота такой метод работы вполне оправдан (закись очень дешевая), то для ксенона при таком способе ведения анестезии каждую минуту непроизводительно будет теряться 4 л ксенона, что при длительности операции в 2 часа составит около 500 л. При стоимости одного литра ксенона в 5$ безвозвратные потери составят 2500$ США, что совершенство неприемлемо в реальных условиях.

Однако поток газов можно существенно уменьшить, если выдохнутую пациентом смесь не выбрасывать в атмосферу, а очистить от углекислого газа, дополнить свежей смесью и вновь подать пациенту, т.е. реализовать так называемый "частично и/или полностью реверсивный дыхательный контур".

Так в журнале "Анестезиология и реаниматология" 5, 1999 г., с. 56-59 в составе "Наш опыт применения ксенона в анестезиологической практике" подробно описано его применение, его достоинства, но само устройство довольно примитивно.

Известен патент РФ 2102068, в котором используется проведение анестезин ксеноном по эндотрахеальному типу. Использование изобретения позволяет получить следующий технический результат. Достигается сокращение расхода ксенона в 3-4 раза и удешевление анестезин в несколько десятков раз. Сокращается время наступления наркоза до 4-5 мин. Сущность изобретения состоит в проведении премедикации атропином и седуксеном, денитрогенизации кислородом, вводного наркоза, миоплегии, интубации, проведении ИВЛ с переходом на закрытый контур, подачей ксенона в систему наркозного аппарата и проведением анестезии при малом газопотоке. Денитрогенизацию проводят по полуоткрытому контуру при газопотоке также 6-8 л/мин. ИВЛ проводят по полуоткрытому контуру при газопотоке 6-8 л/мин. После перехода на закрытый контур в дыхательном мешке оставляют не более 500 мл кислорода, ксенон подают в объеме, равном 1,5 ЖЕЛ в течение 1,5-2 мин. Последующую анестезию проводят при концентрации кислорода не ниже 30%. При переполнении дыхательного мешка, а также после окончания анестезии газонаркотическую смесь удаляют в устройство для регенерации ксенона - прототип.

Недостатком данного устройства является его традиционность, т.е. используется общепринятый (классический) принцип его построения, хотя известно, что применение каждого нового анестетика требует очень трудоемких работ по созданию фактически новой модификации аппарата ИН, а именно - самой трудоемкой его части - регулятора, следующее применение нового анестетика на "старой" аппаратуре может свести почти на нет все преимущества предлагаемого анестетика.

Технической задачей изобретения является повышение эксплуатационных качеств, за счет: - резкого уменьшения расхода анестетика и несущего газа; - уменьшение загрязнения операционной; - снижение нагрузки на анестезиолога.

Для решения поставленной задачи предлагается аппарат ингаляционного наркоза минимального потока под ксенон, содержащий легочный аппарат под кислород, легочный автомат под ксенон, трехвходовой смеситель, резиновый мешок, пульт управления и индикации, шаговый двигатель, первый, второй, третий и четвертый датчики состава смеси, адсорбер, переключатель потока, газоанализатор, первый и второй сборники ксенона, первый и второй патрубки; каждый легочный автомат содержит в своем составе редуктор высокого давления, пневмоемкость, редуктор низкого давления, причем выход каждого легочного автомата и воздух соединены с входами 3-входового смесителя, выход которого соединен через первый патрубок шлангами с аппаратом ИВЛ и вторым патрубком резинового мешка, выход/вход аппарата ИВЛ через ротоносовую маску соединен с пациентом, а выход аппарата ИВЛ через адсорбер подключен к газоанализатору, а через переключатель потока - к первому сборнику ксенона, выход которого подключен также к газоанализатору и ко второму сборнику ксенона, выход резинового мешка через второй патрубок соединен со вторым входом переключателя потока, последний запараллелен кнопкой ручного сброса, пульт управления и индикации шаговым двигателем соединен с заслонкой 3-входового смесителя.

На чертеже изображена пневмосхема ксенонового аппарата, на которой изображено: 1 и 2 - первый и второй легочные автоматы по ксенону и кислороду соответственно; 3 - смеситель трехвходовой; 4 - шаговый двигатель; 5 - пульт управления и индикации (ПУИ); 6 - аппарат ИВЛ; 7 - шланги; 8 - адсорбер; 9 - газоанализатор: 10, 11, 12, 13 - первый-четвертый датчики состава смеси соответственно; 14 - переключатель потока; 15 - резиновый мешок: 16, 17 - сборники ксенона; 18, 19-редукторы высокого давления; 20, 21 - датчики давления; 22, 23 - пневмоемкости; 24, 25 - редукторы низкого давления; 26 - ротоносовая маска; 27 - кнопка ручного сброса с маленьким потоком. 28, 29 - первый и второй патрубки соответственно.

Легочные автоматы по ксенону 22 и кислороду 23, а также воздух соединены с соответствующими входами трехвходового смесителя 3, выход которого через первый патрубок 28 соединен через шланги 7 с аппаратом ИВЛ 6 и через второй патрубок 29 с резиновым мешком 15 и переключателем потока 14, который зашунтирован кнопкой ручного сброса с маленьким потоком, кнопка в нажатом состоянии (н. з. контактами) соединяет выход второго патрубка 29 с сборниками ксенона 16 и 17, соединенными последовательно, средняя же точка этих сборников подключена по входу газоанализатора 9, выход его соединен с ПУИ 5, основной выход аппарата ИВЛ 6 через ротоносовую маску 26 подключен к пациенту, выход маски 26 (отработанной смеси) через ИВЛ 6 и через адсорбер 8 подключен через второй патрубок 14 к резиновому мешку 15, первый датчик состава смеси подключен к ПУИ 5, второй, третий и четвертый датчики - к газоанализатору 9, ПУИ 5 своим выходом через шаговый двигатель 4 соединен с заслонкой трехвходового смесителя 3; каждый легочный автомат 1 и 2 имеет вход газа, который через соответствующие редукторы высокого 18 и 19, затем низкого 23 и 24 давления подсоединен к соответствующему входу трехвходового смесителя 3, а между редукторами подключены пневмоемкости 22 и 23.

Аппарат работает следующим образом. Как обычно, проходит самодиагностика, если все в порядке, то кнопками управления смесителем на ПУИ (кнопки, переключатели и индикация на схеме условно не показаны) включаем режим КИСЛОРОД-КСЕНОН, которые через легочные автоматы 1 и 2 соответственно поступают на входы смесителя 3, устанавливаем концентрацию кислорода 100% - т.е. начинаем денитризацию дыхательного контура. Управляет смесителем первый (штатный) датчик кислорода 10 самого смесителя. Денитризация делается для очистки дыхательного контура (шлангов, воздуходувки, увлажнителя, адсорбера и легких пациента) от азота, который содержится в воздухе (и в крови, откуда также идет выделение азота, но значительно медленнее). Сброс отработанной смеси происходит в сборники ксенона 16 и 17. Поскольку ксенона в смеси нет, то сборники ничего не улавливают и смесь сбрасывается на улицу.

Когда концентрация кислорода смеси за адсорбером 8 достигнет 90-95%, изменяем (вручную) на ПУИ 5, управляя смесителем 3, концентрацию кислорода на значение 25-35% (остальные 65-75% в смеси должен будет занять ксенон). Поскольку объем дыхательного контура равен примерно 3500 мл, а объем вдоха - примерно 600 мл, то на заполнение и продувку контура ксеноновой смесью потребуется 6-8 дыхательных циклов (т.е. сперва ксеноновая смесь заполнит входную магистраль примерно до выхода из воздуходувки, потом (на следующем вдохе) - увлажнитель и часть шланга вдоха, потом - полностью шланг вдоха я частично - легкие и т.д.) Наконец, ксенон появился на выходе из аппарата ИВЛ 6 (за адсорбером). Еще через пару циклов его концентрация там почти достигнет заданной величины (что-то поглотил пациент) и весь дыхательный контур будет заполнен этой смесью. После чего вручную на ПУИ 5 переводим переключатель потоков в положение ЗАМКНУТЫЙ КОНТУР, т.е. отключаем сборники и подключаем резиновый мешок 15.

Резиновый мешок 15 изначально абсолютно пуст, поскольку в каждом цикле вдоха перед смесителем (и мешком) создавалось небольшое разрежение, которое выкачивало из мешка остатки воздуха. Как только мы подключили мешок 15, первый же объем выдоха поступит уже в него (больше деваться ему некуда). Этот объем может равняться объему выдоха, а может быть и значительно меньше него, если мы подключим (вручную, тумблером на ПУИ 5) резиновый мешок в середине цикла выдоха, когда часть выдохнутого газа уже ушла в сборник ксенона.

С этого момента управление смесителем 3 (шаговым двигателем 4) передастся сигналам не со штатного датчика кислорода 10, а с датчика ксенона 11 в навесном газоанализаторе 9.

Аппарат проводит следующий вдох. Сперва он полностью высосет смесь из мешка 15, а потом недостающую часть из смесителя 3. Поскольку концентрация ксенона за адсорбером 8 будет несколько отличаться от заданной, то смеситель 3 перейдет в положение либо КСЕНОН, либо КИСЛОРОД (без промежуточных положении), но положение, в котором он был на момент переключения режимов, будет запомнено микропроцессором в ПУИ 5. (Например, было запомнено положение "30% площади окна кислорода и 70% площади окна ксенона").

Таким образом, аппарат в каждом цикле вдоха засосет смесь из мешка 15 и подсосет немного ксенона или кислорода из смесителя 3. И так, подсасывая понемногу то ксенона, то кислорода, аппарат будет работать, постоянно корректируя состав газовой смеси небольшими добавками чистого газа (величина этой добавки за каждый вдох равна примерно 20-25 мл, т.е. MПK=250 мл/12 дыхании/мин). Заданное значение концентрации, как и при работе на режиме КИСЛОРОД-ВОЗДУХ, можно переустанавливать кнопками управления смесителем на ПУИ 5, но команда на поворот его заслонки будет приходить не с штатного датчика кислорода 10, а с датчика ксенона газоанализатора. Каждую минуту пациент будет поглощать примерно 250 мл кислорода и немного ксенона (с каждой минутой все меньше и меньше ксенона, поскольку будет происходить насыщение организма ксеноном).

Если возникнет необходимость изменить состав смеси побыстрее (т.е. со скоростью замены большей, чем естественная, примерно равная МПК), то нажимаем кнопочку ручного сброса 14 смеси из мешка в абсорбер. Кнопка 14 обеспечивает небольшую скорость - примерно 250 мл/мин, т.е. вместе с МПК это будет примерно 500 мл/мин, или примерно 40 мл/вдох. Эта добавка приведет к изменению концентрации смеси за каждый вдох примерно на 1%, т.е. весь реальный диапазон регулирования концентрации можно пройти менее чем за минуту и нет большой опасности передозировки и результате транспортного запаздывания (пока еще смесь дойдет от смесителя до датчика ксенона за абсорбером 8).

Спустя какое-то время (час-два) в контуре скопятся продукты жизнедеятельности организма пациента (азот из крови, ацетон, метан и прочая гадость), поэтому проводим очистку дыхательного контура, для чего переводим переключатель потоков на ПУИ 5 в положение ОТКРЫТЫЙ КОНТУР (подключаем сборники ксенона 16 и 17, отключаем подачу смеси в мешок 15. Смеситель 3 возвращается в запомненное при выходе из положение ОТКРЫТЫЙ КОНТУР положение, т.е. дает нормальную смесь, а не полный объем вдоха кислорода или тем более ксенона). В первый же цикл вдоха мешок 15 опорожнится, и дальше смесь будет поступать только из смесителя 3. Контур будет продуваться свежей смесью (управлять смесителем теперь будет штатный датчик кислорода 10, а газоанализатор 9 работать только как показывающий прибор). Отработанная смесь будет захватываться сборником ксенона 16 и 17 (т.е. захватываться только ксенон, а очищенная от него смесь сбрасываться на улицу). Через несколько циклов (после очистки контура) снова переводим переключатель в положение ЗАМКНУТЫЙ КОНТУР, снова передаем функции управления датчику ксенона 11, снова смеситель 3 работает дискретно - либо ксенон, либо кислород.

Выход из наркоза - переключатель на ПУИ 5 в положение ОТКРЫТЫЙ КОНТУР. Нажимаем кнопку смесителя на ПУИ 5 - КИСЛОРОД-ВОЗДУХ и устанавливаем нужную концентрацию кислорода (50, 40, 30 и, наконец, 21%). Захваченный в процессе операции организмом пациента ксенон будет выводится через легкие и также поступать в сборники ксенона 16 и 17 (по крайней мере, значительная его часть).

Таким образом, применение данного аппарата позволяет осуществить: - достижение и поддержание с заданной точностью адекватного уровня концентрации анестетика, в данном случае - ксенона, в тканях головного мозга пациента в процессе операции; - легкую управляемость и быстрое окончание действия; - минимальный расход ксенона, что в полной мере соответствует основному экономическому критерию: "стоимость - эффективность";
- минимальное загрязнение атмосферы (операционной);
- уменьшение нагрузки на обслуживающий персонал.

Формула изобретения

Аппарат ингаляционного наркоза, содержащий легочные автоматы, аппарат ИВЛ, первый - четвертый датчики состава смеси, адсорбер, резиновый мешок, сборники ксенона, отличающийся тем, что в него введен трехвходовой смеситель, первый и второй патрубки, шаговый двигатель, пульт управления и индикации, газоанализатор, переключатель потока с кнопкой ручного сброса со следующими соединениями: выход легочных автоматов под ксенон и под кислород и атмосферный воздух соединены с входами 3-входового смесителя, выход которого соединен через первый патрубок шлангами с аппаратом ИВЛ и вторым патрубком резинового мешка, выход/вход аппарата ИВЛ через ротоносовую маску соединен с пациентом, а выход аппарата ИВЛ через адсорбер подключен к газоанализатору, а через переключатель потока - к первому сборнику ксенона, выход которого подключен также к газоанализатору и ко второму сборнику ксенона, выход резинового мешка через второй патрубок соединен со вторым входом переключателя потока, параллельно которому подсоединена кнопка ручного сброса, выход пульта управления и индикации через шаговый двигатель соединен с заслонкой 3-входового смесителя, а выходы газоанализатора и первого датчика состава смеси соединены с первым и вторым информационными входами пульта управления и индикации соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1