Устройство для создания гипоксической гиперкапнии
Владельцы патента RU 2301081:
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "КАРБОНИК" (RU)
Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии, неврологии и пульмонологии, и может быть использовано для изучения реакции организма на дозированную гипоксическую гиперкапнию. Емкость "мертвого пространства" объемом 700-800 мл разделена на параллельно расположенные ячейки. Объем каждой ячейки соотносится с объемом "мертвого пространства" как 1:500. Ячейки соединены между собой при помощи соединительного пространства, имеющего обтекатели. Объем "мертвого пространства" регулируется в диапазоне 100-800 мл при помощи диафрагмы, выключающей из вентиляции соответствующее заданному объему число ячеек. Выполнение устройства позволяет снизить объем "мертвого пространства" и уменьшить размеры устройства. 2 ил., 2 табл.
Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии, неврологии и пульмонологии, и может быть использовано для изучения реакции организма на дозированную гипоксическую гиперкапнию, в частности, для оценки реактивности мозговых сосудов и перфузионного резерва мозгового кровообращения, а также для проведения гиперкапнических тренировок, направленных на увеличение сопротивляемости (резистентности) организма к неблагоприятным стрессорным факторам, подготовку к оперативным вмешательствам с временным ограничением кровотока по артериям, питающим мозг, и лечения заболеваний, в частности нарушений мозгового кровообращения, нарушений коронарного кровообращения, гипертонической болезни, дыхательной недостаточности и др.
Известно устройство (а.с. СССР №1123692), которое содержит последовательно соединенный корпус с емкостью "мертвого" пространства, смеситель с диафрагмой для подачи атмосферного воздуха, золотниковый узел, патрубок с дополнительной емкостью "мертвого" пространства и загубник, обеспечивающее дозирование углекислого газа во вдыхаемом воздухе в диапазоне 1-5% за счет регулирования подачи воздуха из окружающего пространства.
Недостатками известного устройства являются:
1) невозможность создания концентрации углекислого газа во вдыхаемом воздухе более 5%, что является необходимым для оценки перфузионного резерва мозгового кровообращения и проведения эффективных гиперкапнических тренировок;
2) Устройство имеет сложную конструкцию и не позволяет достигнуть максимального расслоения выдыхаемого воздуха на порции, что не позволяет создать эффективную концентрацию углекислого газа.
Наиболее близким по достигаемому положительному результату является устройство (патент РФ на изобретение №2221597), содержащее съемный загубник и трубку, корпус с емкостью "мертвого" пространства в виде параллельно расположенных лабиринтных каналов, перемещающихся относительно друг друга, с установленными в них обтекателями, позволяющее дозировать гиперкапнию в диапазоне 5-6% СО2 в альвеолярном воздухе.
Недостатком известного устройства является недостаточная эффективность, связанная с необходимостью использования большого объема «мертвого пространства» (2000 мл), обеспечивающего создание эффективной концентрации углекислого газа, и связанная с этим громоздкость устройства.
Положительным результатом заявляемого устройства является повышение эффективности устройства за счет создания эффективной концентрации углекислого газа в альвеолярном воздухе при меньшем по сравнению с прототипом объеме «мертвого пространства», равном 700-800 мл, и малых размерах устройства.
Положительный результат достигается тем, что емкость «мертвого пространства» объемом 700-800 мл разделена на параллельно расположенные ячейки, объем каждой из которых соотносится с объемом «мертвого пространства» 1:500, ячейки соединены между собой при помощи соединительного пространства, имеющего обтекатели, а объем «мертвого пространства» регулируется в диапазоне 100-800 мл при помощи диафрагмы, выключающей из вентиляции соответствующее заданному объему число ячеек.
Устройство проиллюстрировано фиг.1, 2(А,Б) и табл.1, 2. Заявляемое устройство (фиг.1) выполнено из медицинского пластика и представлено в виде корпуса 1 с центрально расположенной трубкой 2, с площадью поперечного сечения, близкой к площади поперечного сечения трахеи; корпус 1 разделен на ячейки 3, каждая диаметром 3 мм при длине 220 мм с общим объемом 740 мл, расположенные параллельно друг другу. Ячейки 3 сообщаются с внешней средой посредством отверстия 4, а друг с другом и центральной трубкой 2 с помощью соединительного пространства 5. Для лучшего расслоения и снижения турбулентности потоков выдыхаемой газовой смеси в соединительном пространстве 5 напротив выхода из центральной трубки 2 располагаются обтекатели 6. Устройство оснащено съемным загубником 7. Для регулировки объема «мертвого пространства» и соответственно концентрации в альвеолярном воздухе углекислого газа и кислорода, устройство содержит диафрагму 8, выключающую из вентиляции часть ячеек и изменяющую объем «мертвого пространства» в диапазоне 100-800 мл.
Устройство работает следующим образом.
Дыхание осуществляют через загубник 7, а носовое дыхание отключают. На фиг.2 (А,Б) показана схема движения воздуха по трубкам. Выдыхаемый воздух заполняет центральную трубку 2, затем соединительное пространство 5 и направляется при помощи обтекателей 6 в ячейки 3, заполняющие корпус 1, и выводится в атмосферу через отверстие 4. В конце выдоха в ячейках 3 остается обогащенный углекислым газом и бедный кислородом альвеолярный воздух. Движение воздуха во время вдоха осуществляется в обратном направлении по отношению к выдоху. При этом в легкие поступает альвеолярный воздух из ячеек 3 и центральной трубки 2, обогащенный углекислым газом и бедный кислородом. С целью регулировки концентрации газов в альвеолярном воздухе устройство содержит диафрагму 8, которая выключает из вентиляции часть ячеек 3 и изменяет объем «мертвого пространства» в диапазоне 100-800 мл, что изменяет концентрацию углекислого газа в альвеолярном воздухе в диапазоне 3-7% и дефицит кислорода в диапазоне 0-11%.
В качестве примера в табл.1 приведены концентрации в альвеолярном воздухе СО2 и дефицита О2 при изменении объема «мертвого» пространства в диапазоне 600-800 мл.
Для доказательства эффективности заявляемого устройства было проведено сравнение концентрации углекислого газа в альвеолярном воздухе, полученном при использовании устройства-прототипа (патент РФ на изобретение №2221597), с объемом "мертвого" пространства 2000 мл и заявляемого устройства с объемом "мертвого" пространства 700-800 мл (табл.2). Дыхание через устройства проводилось в течение одной минуты. Для забора альвеолярного воздуха использовали трубку Пристли. Газоанализ проводили на газоанализаторе Spirolyt-2 (Германия). Из таблицы 2 видно, что заявляемое устройство с объемом "мертвого" пространства, равным 700-800 мл, создает в альвеолярном воздухе концентрацию углекислого газа и кислорода, идентичную по сравнению с устройством-прототипом, при значительно меньшем объеме «мертвого пространства», равном 700-800 мл, против объема «мертвого пространства» устройства-прототипа, равного 2000 мл. Эффективность заявляемого устройства достигается путем разделения объема «мертвого пространства» на ячейки в соотношении объем ячейки - объем «мертвого пространства», 1:500, что позволяет достичь большего расслоения выдыхаемого воздуха на порции и создать в альвеолярном воздухе эффективную концентрацию углекислого газа и кислорода при меньшем объеме «мертвого пространства».
Преимущества заявляемого устройства
1. Необходимая концентрация СО2 и О2 в альвеолярном воздухе достигается заявляемым устройством с гораздо меньшим объемом «мертвого пространства» по сравнению с объемом «мертвого пространства» устройства-прототипа (патент РФ на изобретение №2221597).
2. Наличие конуса, расположенного по выходу из центральной трубки и обтекателей, позволяет максимально расслоить поток выдыхаемой газовой смеси, снизить турбулентность и тем самым повысить концентрацию углекислого газа в альвеолярном воздухе.
3. Регулировка углекислого газа в альвеолярном воздухе в диапазоне 3-7% и дефицит кислорода в диапазоне 0-11%.
4. Малые габариты и удобство в использовании.
5. Устройство имеет простую конструкцию, легко обрабатывается дезинфицирующими средствами.
| Концентрация газов в альвеолярном воздухе при изменении объема «мертвого пространства» устройства в диапазоне 600-800 мл при помощи диафрагмы. Таблица 1 | ||||||||
| Объем «мертвого» пространства | ||||||||
| Исход | 800 мл | 700 мл | 600 мл | |||||
| № испытуемого | СО2 | О2 | СО2 | О2 | СО2 | О2 | СО2 | О2 |
| 1 | 4,5 | 5,5 | 6,6 | 9,8 | 5,7 | 8,8 | 5,2 | 7,9 |
| 2 | 4,8 | 7,8 | 6,5 | 9,0 | 5,8 | 8,5 | 5,3 | 7,5 |
| 3 | 3,6 | 4,8 | 6,6 | 10,2 | 5,4 | 9,1 | 5,1 | 7,9 |
| 4 | 4,9 | 7,2 | 6,5 | 9,4 | 5,7 | 8,6 | 5,2 | 7,2 |
| 5 | 4,4 | 7,8 | 6,8 | 11,6 | 5,9 | 9,7 | 5,0 | 7,2 |
| 6 | 5,0 | 6,2 | 6,5 | 10,6 | 6,0 | 9,1 | 5,5 | 7,6 |
| 7 | 5,6 | 9,0 | 6,9 | 11,3 | 6,3 | 9,4 | 5,9 | 7,5 |
| 8 | 4,2 | 5,2 | 6,6 | 9,4 | 5,8 | 8,3 | 5,4 | 7,2 |
| 9 | 4,6 | 6,4 | 6,5 | 11,2 | 6,0 | 9,0 | 5,5 | 7,8 |
| M±m | 4,6±0,5 | 6,6±1,4 | 6,6±0,1 | 10,2±0,9 | 5,8±0,2 | 8,9±0,4 | 5,3±0,3 | 7,5±0,3 |
| Концентрация углекислого газа в альвеолярном воздухе при использовании известного устройства с объемом «мертвого пространства» 2000 мл и заявляемого устройства (800 мл). Таблица 2 | |||
| Концентрация СО2 в альвеолярном воздухе в процентах | |||
| № испытуемого | Исход (1) | Устройство объемом 2000 мл (2) | Устройство с объемом 800 мл (3) |
| 1 | 4,3 | 6,2 | 6,6 |
| 2 | 4,1 | 5,9 | 6,6 |
| 3 | 4,1 | 6,1 | 6,5 |
| 4 | 3,4 | 6,3 | 6,8 |
| 5 | 3,3 | 6,0 | 6,5 |
| 6 | 3,5 | 5,9 | 6,9 |
| 7 | 3,0 | 6,2 | 6,6 |
| 8 | 3,9 | 6,1 | 6,5 |
| M±m | 3,7±0,5 | 6,1±0,1 | 6,6±0,1 |
| Р (1-2) | р<0,01 | ||
| Р (1-3) | р<0,01 | ||
| Р (2-3) | р<0,01 |
Устройство для создания гипоксической гиперкапнии, содержащее съемный загубник, трубку и цилиндр с емкостью "мертвого пространства", отличающееся тем, что емкость "мертвого пространства" общим объемом 700-800 мл разделена на параллельно расположенные ячейки, объем каждой из которых соотносится с объемом "мертвого пространства" 1:500, ячейки соединены между собой посредством соединительного пространства, имеющего обтекатели, при этом диафрагма имеет возможность регулировать объем "мертвого пространства" в диапазоне 100-800 мл за счет выключения из вентиляции части ячеек.
