Испаритель анестетиков
Испаритель анестетиков, содержащий делитель потока газа со щелевыми каналами на линиях байпаса и испарительной камеры, оснащенной фитилями, шкалу концентраций анестетика, закрепленную на делителе, вход и выход. Испаритель снабжен термобарокомпенсатором, делитель установлен горизонтально внутри испарительной камеры и механически связан с термобарокомпенсатором. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к медицинской технике, а именно к испарителям анестетиков и аппаратам ингаляционного наркоза (ИН), работающим как в штатных условиях больниц и клиник, так и при чрезвычайных ситуациях (военно-полевые условия, скорая помощь и т.п.). Испаритель насыщает поток газа-носителя (атмосферный воздух или сжатые медицинские газы) парами анестетика, после чего сформированную парогазовую смесь подают пациенту.
Известны различные конструкции испарителей анестетиков (патенты РФ №№2178314, А61М 16/01, 2000 г.; 2000817, А61М 16/18, 1991 г.; 1810061, 1991; патенты США №№6526297, 600/310, 2000; 6816669, 392/397, 2004; кн. Берлин А.З., Мещеряков А.В. «Наркоз и дозирование анестетиков». М., Медицина, 1980).
Известные испарители анестетиков, отличаясь конечной конструктивной реализацией, имеют общие характерные существенные недостатки:
- высокое сопротивление потоку газа, что не позволяет работать на воздухе (Draw-over Anesthesia) в случае отсутствия источников сжатых медицинских газов;
- значительные масса и габариты (масса современных испарителей 6-8 кг), что не позволяет их использовать в чрезвычайных ситуациях;
- значительные потери дорогого и дефицитного анестетика из-за большой емкости фитилей (60-70 мл жидкого анестетика идет только на пропитку фитилей современных испарителей при стоимости, например, севофлюрана 1 доллар/мл), что существенно удорожает эксплуатацию и загрязняет рабочее место анестезиолога.
Известен испаритель анестетиков низкого сопротивления «Анестезист-2» (аппарат ИН «Наркон-2»), приведенный в авторском свидетельстве СССР №440016, А61М 17/00, 1974 (патент США №3836129, 261/47, 1974), наиболее близкий по технической сущности и выбранный в качестве прототипа патентуемого изобретения.
Известный испаритель позволяет работать как при наличии сжатых медицинских газов в условиях больниц и клиник, так и при их отсутствии в военно-полевых условиях.
Использование данного испарителя в широкой медицинской практике выявило ряд существенных конструктивных и эксплуатационных недостатков. В частности:
- значительные масса и габариты (масса более 3 кг);
- неудовлетворительная стабильность дозирования при малых газотоках (менее 2 л/мин - Low Flow Anesthesia) при использовании современных полузакрытого и закрытого дыхательных контуров;
- неудовлетворительная стабильность дозирования анестетиков при изменении давления окружающей среды (высокогорье);
- необходимость ручной корректировки концентрации в случае изменения температуры.
Настоящее изобретение решает задачу повышения стабильности дозирования и экономичности использования анестетиков при одновременном уменьшении массы и габаритов. Решение поставленной задачи достигается совокупностью новых конструктивных и схемотехнических решений, реализованных в патентуемом испарителе.
Испаритель анестетиков, аналогичный конструкции, описанной в авторском свидетельстве №440016, содержащий делитель потока газа в виде щелевых каналов на линиях байпаса и испарительной камеры, оснащенной фитилями, шкалу концентраций анестетика, закрепленную на делителе, вход и выход, согласно настоящему изобретению, он снабжен термобарокомпенсатором, делитель установлен горизонтально внутри испарительной камеры и механически связан с термобарокомпенсатором.
Изобретением предусмотрено, что делитель потока газа выполнен в виде трубчатого золотника с щелевыми каналами переменного сечения на своей наружной поверхности и выходным конфузором на внутренней, сердечника с обтекателем на входе и конусным наконечником на выходе и тарельчатого клапана, закрепленного на сердечнике напротив торца золотника с образованием кольцевого зазора на выходе испарительной камеры, при этом золотник установлен с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси и подключения щелевых каналов, соответствующих установленной концентрации анестетика, между испарительной камерой и байпасом.
Согласно изобретению термобарокомпенсатор выполнен в виде сильфона с легкоиспаряющейся жидкостью, один конец которого закреплен на оси испарителя, а свободный конец связан с сердечником, установленным с возможностью перемещения от выхода к входу при увеличении температуры или уменьшении атмосферного давления и обратного перемещения при уменьшении температуры или увеличении атмосферного давления.
Предусмотрено, что фитили испарительной камеры выполнены в виде триплексных пластин, установленных с зазором между собой и симметрично по обе стороны корпуса делителя, при этом боковые элементы триплексных пластин выполнены из пористого металла и прижаты к центральной пластине из теплопроводного металла. При этом корпус делителя расположен симметрично относительно дна и крышки испарительной камеры, входные и выходные отверстия которой размещены над уровнем заливной горловины для анестетика.
Согласно настоящему изобретению испаритель снабжен струбциной, содержащей треугольные направляющие для вертикального и горизонтального поручней и гнезда под корпус испарителя. Изобретением предусмотрено, что его футляр-укладка оснащена быстроразъемным крепежным модулем, а испаритель заправлен жидким анестетиком перед транспортированием.
Технический результат патентуемого изобретения заключается в следующем:
- повышение стабильности дозирования в широких диапазонах расходов газа от 0,25 до 15 л/мин, а также атмосферного давления от 70 кПа (3 км над уровнем моря) до 110 кПа;
- повышение экономичности использования анестетиков благодаря минимизации объема фитилей (до 3 мл);
- качественное снижение массы (в 10-20 раз) и габаритов;
- повышение безопасности дозирования за счет исключения попадания жидкого анестетика на выход испарителя при его наклоне или заливе анестетика, что позволяет работать в экстремальных ситуациях (при транспортировании пациента в вертолете, освобождении из завала и т.п.);
- более компактное и удобное размещение у лица пациента благодаря миниатюрности испарителя (масса 300 г);
- сокращение времени подготовки аппарата к работе за счет предварительной заправки испарителя жидким анестетиком и сборки аппарата в футляре-укладке.
Сущность изобретения поясняется описанием примера конструктивной реализации патентуемого испарителя и чертежами, на которых представлено:
фиг.1 - продольное сечение испарителя;
фиг.2-3 - размещение испарителя на вертикальном (вид сверху) и горизонтальном поручнях;
фиг.4 - непосредственное подключение испарителя к маске.
Патентуемый испаритель анестетиков содержит (Фиг.1) испарительную камеру 1 с фитилями, делитель потока газа в виде щелевых каналов на линиях испарительной камеры 1 и байпаса 2, шкалу концентраций анестетика, закрепленную на делителе (не показана), вход 3 и выход 4. Делитель потока газа выполнен в виде трубчатого золотника 10 с щелевыми каналами 12, 13 переменного сечения на своей наружной поверхности и выходным конфузором 15 на внутренней, сердечника 18 с обтекателем 19 на входе и конусным наконечником 20 на выходе и тарельчатого клапана 22, закрепленного на сердечнике 18 напротив торца золотника 10 с образованием кольцевого зазора 23 на выходе испарительной камеры 1, при этом золотник 10 установлен с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси и подключения щелевых каналов 12, 13 между байпасом и испарительной камерой 1. Термобарокомпенсатор выполнен в виде герметичного сильфона 25 с легкоиспаряющейся жидкостью 26, один конец которого закреплен на оси испарителя, а свободный конец связан с сердечником 18, установленным с возможностью продольного перемещения от выхода 4 к входу 3 при увеличении температуры или уменьшении атмосферного давления и обратного перемещения при уменьшении температуры или увеличении атмосферного давления. Фитили тонкостенной (0,3 мм) испарительной камеры 1 выполнены в виде триплексных пластин 30, установленных с зазором между собой и симметрично по обе стороны корпуса делителя, при этом боковые элементы триплексных пластин выполнены из пористого металла (нержавеющей стали) и прижаты к центральной пластине из теплопроводного металла (меди). Корпус делителя расположен симметрично относительно дна и крышки испарительной камеры, входные и выходные отверстия которой размещены над уровнем заливной горловины для анестетика (не показана). Масса испарителя 300 г.
Испаритель 33 (Фиг.2, 3) снабжен струбциной 35 с гнездами 37, 38 под корпус 40 и треугольными направляющими 42 для установки испарителя на вертикальном 44 или горизонтальном 45 (носилки 46) поручнях. При использовании испарителя по открытому контуру на воздухе (Draw-over Anesthesia) испаритель можно подключать непосредственно к маске пациента через нереверсивный клапан (Фиг.4). Футляр-укладка (не показана) портативного аппарата ИН оснащена стандартным быстроразъемным крепежным модулем, а патентуемый испаритель заправлен жидким анестетиком перед транспортированием.
Испаритель анестетиков работает следующим образом. Для установки требуемой концентрации анестетика золотник 10 поворачивают вокруг оси до соответствующей отметки шкалы, при этом подключают к входу и выходу испарительной камеры 1 щелевые каналы 12, 13 соответствующей длины и поперечного сечения. Часть газа поступает через каналы 12 на вход испарительной камеры 1, проходит между триплексными пластинами 30 и насыщается до равновесной концентрации анестетика, затем возвращается в байпас 2 через каналы 13, кольцевой зазор 23 и разбавляется на выходе испарителя основным потоком газа до требуемой концентрации. Для увеличения выходной концентрации золотник поворачивают против часовой стрелки, подключая щелевые каналы с меньшим гидравлическим сопротивлением (меньшей длины и большего поперечного сечения) и наоборот. При установке шкалы концентрации на «0» испарительную камеру 1 изолируют от байпаса 2.
Жидкий анестетик поступает к поверхностям испарения триплексных пластин 30 по капиллярам (порядка 10 мкм) пористого металла, а также через щелевые зазоры (порядка 20-50 мкм) между центральной и боковыми пластинами за счет сил поверхностного натяжения анестетика. Тепло к поверхностям испарения поступает из окружающей среды через теплопроводные стенки испарительной камеры 1, слой жидкого анестетика и центральные медные пластины.
При уменьшении температуры испарителя и соответствующем снижении равновесной концентрации анестетика давление внутри сильфона 25 также уменьшается и его свободный конец перемещает сердечник 18 к выходу 4 испарителя. При этом кольцевой зазор байпаса 2 уменьшается, а кольцевой зазор 23 на выходе камеры увеличивается, в свою очередь, увеличивая относительную долю газа, поступающего в испарительную камеру 1, стабилизируя в итоге выходную концентрацию анестетика. При увеличении температуры соотношение потоков газа автоматически корректируется в обратную сторону.
Одновременно сильфон работает как барокомпенсатор, аналогично уменьшая относительный поток газа через испарительную камеру при уменьшении атмосферного давления (сильфон расширяется) и наоборот (сильфон сжимается при увеличении атмосферного давления).
В зависимости от условий работы испаритель 33 размещают вблизи пациента с помощью струбцины на вертикальном 44 или горизонтальном 45 поручне или закрепляют в футляре-укладке, или подсоединяют непосредственно к маске 47 пациента (Фиг.4). Стандартные конусные разъемы позволяют оперативно собирать релевантный дыхательный контур (открытый на воздухе и полуоткрытый с кислородом через ротаметр 50 для мобильного исполнения, полузакрытый и закрытый - в стационарных аппаратах ИН и искуссвенной вентиляции легких (ИВЛ)). В чрезвычайных ситуациях испаритель подключают к пациенту через нереверсивный клапан в течение 1 минуты, используя, при необходимости, мешок Амбу для проведения ручной ИВЛ.
Таким образом, предлагаемый мини-испаритель низкого сопротивления (10 мм вод. ст. при 10 л/мин) обеспечивает стабильное дозирование современных анестетиков (изофлюрана, или фторотана-галотана, или энфлюрана, или севофлюрана) в широких диапазонах постоянных и пульсирующих потоков газа от 0,5 до 15 л/мин, температур от 5 до 35°С и давлений окружающей среды. Испаритель экономичен и экологичен (только 3 мл жидкого анестетика остается на фитилях после слива). Его можно устанавливать как внутри (Draw-over Anesthesia), так и вне дыхательного контура. Благодаря низкому сопротивлению испаритель совместим с любыми аппаратами ИВЛ и может работать также от источников кислорода низкого давления (оксигенаторов).
1. Испаритель анестетиков, содержащий делитель потока газа между байпасом и испарительной камерой, оснащенной фитилями, шкалу концентраций анестетика, закрепленную на делителе, вход и выход, отличающийся тем, что он снабжен термобарокомпенсатором, встроенным в делитель с возможностью автоматического регулирования соотношения газотоков между байпасом и камерой при изменении температуры и давления газа, при этом делитель установлен горизонтально внутри испарительной камеры.
2. Испаритель по п.1, отличающийся тем, что делитель потока газа выполнен в виде трубчатого золотника с щелевыми каналами переменного сечения на своей наружной поверхности и выходным конфузором на внутренней сердечника с обтекателем на входе и конусным наконечником на выходе и тарельчатого клапана, закрепленного на сердечнике напротив торца золотника с образованием кольцевого зазора на выходе испарительной камеры, при этом золотник установлен с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси и подключения щелевых каналов, соответствующих установленной концентрации анестетика, между испарительной камерой и байпасом.
3. Испаритель по п.1, отличающийся тем, что термобарокомпенсатор выполнен в виде сильфона с легкоиспаряющейся жидкостью, один конец которого закреплен на оси испарителя, а свободный конец связан с сердечником, установленным с возможностью перемещения от выхода к входу при увеличении температуры или уменьшении атмосферного давления и обратного перемещения при уменьшении температуры или увеличении атмосферного давления.
4. Испаритель по п.1, отличающийся тем, что фитили испарительной камеры выполнены в виде триплексных пластин, установленных с зазором между собой и симметрично по обе стороны корпуса делителя, при этом боковые элементы триплексных пластин выполнены из пористого металла и прижаты к центральной пластине из теплопроводного металла.
5. Испаритель по п.1, отличающийся тем, что корпус делителя расположен симметрично относительно дна и крышки испарительной камеры, входные и выходные отверстия которой расположены над уровнем заливной горловины для анестетика.
6. Испаритель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен струбциной, содержащей треугольные направляющие для поручня и гнезда под корпус испарителя.
7. Испаритель по п.1, отличающийся тем, что от содержит футляр-укладку, оснащенную быстроразъемным крепежным модулем, а испаритель заправлен жидким анестетиком перед транспортированием.
