Устройство для ввода подогретой газовой смеси с температурой, выше нейтральной, в полость рта

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройству для ввода подогретой газовой смеси в гортань. Устройство содержит газопровод, соединенный с газохранилищем для хранения газовой смеси, снабженным пневмораспределительной арматурой. Устройство включает нагреватель газовой смеси в виде теплообменника, клапан вдоха, клапан выдоха и средство для обеспечения ввода подогретой газовой смеси в полость рта. Теплообменник снабжен теплоизолирующим чехлом, клапан вдоха установлен на входе газопровода в теплообменник, а средство для обеспечения ввода подогретой газовой смеси в полость рта выполнено в виде наконечника с жесткой частью для зажима зубами, на которой установлен клапан выдоха. Наконечник снабжен частью из эластичного материала для ввода в гортань, суженной на конце под конус. Технический результат заключается в сокращении соприкосновения нагретой КГС с элементами конструкции, уменьшении сопротивления вдоху и выдоху пациента и теплопотерей для сохранения температуры газового потока кислородно-гелиевой смеси, проходящей по газопроводу, а также отсутствии дезинфекции газопровода. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относиться к медицине и медицинской технике, к устройствам для ввода подогретой газовой смеси в полость рта, а именно к воздействию на организм подогретыми газовыми смесями различного состава, конкретно кислородно-гелиевыми смесями с температурами подогрева от термонейтральных (45°С-65°С) до гипертермических (70°С-125°С).

Высокие температуры дыхательной смеси необходимы для лечения различных бронхообструктивных заболеваний легких, пневмоний различной этиологии, в том числе при коронавирусной инфекции COVID-19.

Исследования, проведенные по выживаемости вируса от t° показали, что при температуре плюс 4°С спустя две недели количество вирусов снизилось на 72%, при 22°С через неделю на 50%, а нагрев до 37°С снижал это время до одного дня. При 70°С вся популяция погибает за пять минут, а при и 90°С и выше, за секунды (источник indica-tor.ru). Выяснена устойчивость коронавируса от температуры на поверхностях в рубрике Здоровье Nikul от 01.04.2020.

Прототипами данного предполагаемого изобретения являются патенты: RU 2072241 от 20.09.1995 г., RU 2146536 от 20.03.2000 г., RU 223.2013 от 04.06.2001 г., RU 2521841 от 01.03.2013 г., где описаны различные устройства подачи газовых смесей пациенту.

Чтобы решить основную задачу - избавиться от вируса при пневмониях, необходимо повысить температуру вдыхаемой газовой смеси. Эта задача очень трудная, особенно для удаленных частей трахеи, т.к. решая основную задачу, необходимо не нанести ожоговую травму пациенту.

Высокая температура газовой смеси сушит поверхность губ, гортани и уже при температурах выше 55°С-60°С вызывает неприятные ощущения, а при длительном времени дыхания - и ожоги. На расстоянии 7 см от точки измерения (Рисунок 5) Т°С составляет уже 33,7°С - 34°С, т.е. газ к трахее подходит уже термонейтральной температуры.

Учитывая уникальные теплофизические свойства гелия:

- плотность в 7 раз меньше, чем у азота - основного газа разбавителя кислорода в воздухе;

- теплоемкость в 5,8 раза, а температуропроводимость - в 10 раз выше, чем у воздуха;

- растворимость в жирах в 4,5 раза ниже, чем у азота, а также высокой диффузионной способности, обеспечивается сверхбыстрый теплообмен с окружающей атмосферой и поверхностями полости рта.

Гелий быстро нагревает соприкасающиеся с ним поверхности газопроводов, пневморегулирующей арматуры, губ и полости рта (фиг. 1), но при этом остывает сам. Несмотря на различные варианты конструктивного исполнения аппаратуры, во всех устройствах имеются общие узлы, в том числе: газохранилище, пневмораспределительная арматура, нагреватель (теплообменник), клапанная коробка и маска для обеспечения ввода газовой смеси в полость рта и далее в легкие.

При этом в газохранилище могут храниться как заранее приготовленные, так и отдельные компоненты смеси, которые готовятся уже в процессе процедуры при помощи различных устройств (миксеров) по заданной программе. На выходе все аппараты имеют общие элементы: нагреватель, клапанную коробку, которую располагают как можно ближе к лицу из-за уникальных теплофизических свойств гелия и маску.

При этом между теплообменником и маской, как правило, располагается клапанная коробка, фильтры и устройства (небулайзеры), подающие лекарственные средства пациенту в зависимости от методики лечения. Из-за сопротивления газовому потоку теплоотдача увеличивается, и возрастают потери тепла, т.е. идет перегрев конструкции в целом (фиг. 1).

Аналогом предполагаемого изобретения является способ подачи кислородно-гелиевых смесей из RU 2232013 от 04.06.2001/1/.

Технической проблемой является создание и усовершенствование устройств подачи нагретых КГС (кислородо-гелиевых смесей), до температуры выше термонейтральных (45°С-65°С) до гипертермических (70°С-125°С) в трахею легких.

Вышеуказанная проблема решается созданием устройства для ввода подогретой газовой смеси в полость рта, содержащее последовательно соединенные газопроводом газохранилище для хранения газовой смеси, снабженное пневмораспределительной арматурой, нагреватель газовой смеси в виде теплообменника, клапан вдоха и средство для обеспечения ввода подогретой газовой смеси в полость рта. Газопровод, клапан и теплообменник выполнены из материалов с низкой теплопроводностью, теплообменник снабжен теплоизолирующим чехлом, а клапан вдоха, выполненный в виде обратного клапана, установлен на входе газопровода в теплообменник, при этом устройство снабжено клапаном выдоха, который установлен в верхней части средства для обеспечения ввода подогретой газовой смеси в полость рта.

Технический результат, достигаемой всей вышеуказанной совокупностью существенных признаков, заключается в сокращении соприкосновения нагретой КГС с элементами конструкции, уменьшении сопротивления вдоху и выдоху пациента и теплопотерей для сохранения температуры газового потока кислородно-гелиевой смеси, проходящей по газопроводу, а также отсутствии дезинфекции газопровода.

Средство для обеспечения ввода подогретой газовой смеси в полость рта выполнено в виде наконечника.

Наконечник выполнен из двух частей, при этом часть для зажима зубами выполнена из жесткого материала, а вторая часть для ввода КГС в гортань, выполнена из эластичного материала, суженной на конце под конус и скошенной под углом от 30° до 45°. Клапан выдоха установлен на жесткой части наконечника.

Устройство дополнительно снабжено маской для предварительного прогрева полости рта.

В газопровод встроено устройство, подающее лекарственные средства, в частности небулайзер, и/или ручной ИВЛ.

Газопровод выполнен с возможностью подключения к нему дополнительного газового канала, соединенного с устройством, подающим лекарственные средства.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 показана схема базовой комплектации устройства во время проведения процедуры (уровень техники).

На фиг. 2 приведена принципиальная схема комплектации заявленного устройства.

На фиг. 3 показана часть устройства во время проведения процедуры. Используется наконечник с жесткой частью.

На фиг. 4 показана часть устройства во время проведения процедуры. Используется наконечник с жесткой частью и эластичной частью.

На фиг. 5 показана часть устройства в базовой комплектации с точками замера температур во время проведения процедуры.

На фиг. 6 показана часть устройства в комплектации мундштуком и эластичной насадкой с точками замера температур во время проведения процедуры.

На фиг. 1-4 цифрами условно показаны: 1 - нагреватель; 2 - коробка клапанная; 3 - маска; 4 - клапан вдоха; 5 - клапан выдоха; 6 - наконечник - часть для зажима зубами из жесткого материала, которая может быть выполнена в виде мундштука; 7 - переходник; 8 - газопровод; 9 - часть для ввода КГС в гортань, выполнена из эластичного материала, которая может быть выполнена в виде насадки эластичной.

В предлагаемом изобретении для сохранения температуры газового потока кислородно-гелиевой смеси, проходящей по газопроводу, мы «расчленяем» клапанную коробку: клапан вдоха - выносим, устанавливаем на входе перед теплообменником, а клапан выдоха непосредственно на наконечник (фиг. 3), т.е. формируем прямой кратчайший путь от нагревателя к устройству ввода (наконечник), и сокращаем соприкосновение нагретой КГС с элементами конструкции. При этом уменьшается сопротивление вдоху и выдоху пациента и теплопотери (фиг. 3).

Подогрев КГС происходит в нагревателе. Нагреватель представляет собой полую металлическую трубку, внутри которой по всей длине (т.е. по центральной продольной оси) установлена спираль из нихромовой проволоки. На спираль от источника питания подается постоянное напряжение, в результате которого она быстро разогревается. Для предотвращения соприкосновения спирали со стенкой металлической трубки, она помещена в керамический кожух. С внешней стороны металлическая трубка обернута теплоизоляционным натканным материалом и помещена в пластиковый корпус, который держит пациент. Нагрев КГС происходит по мере ее движения вдоль горячей поверхности спирали при вдохе пациента. Внутри нагревателя на выходе подогретого газа установлен датчик контроля температуры. При достижении установленной на пульте управления прибора температуры, датчик отключает нагреватель, а по мере охлаждения нагревателя - датчик вновь включает его на нагрев.

Дыхательная смесь на выдохе не попадает в подающий газопровод, т.к. клапан вдоха, установленный на входе теплообменника, играет роль обратного клапана, создает противодавление и препятствует попаданию выдыхаемой газовой смеси в подающий КГС газопровод, т.е. отпадает необходимость в его дезинфекции.

Все элементы газопровода, подводящие нагретую КГС к пациенту выполнены из плохопроводящих тепло материала, например поливинилхлорида, т.е. материала с низкой теплопроводностью, а сам теплообменник, для безопасности пациентов и персонала закрыт теплоизолирующим чехлом.

Если предположить, что микрофлора и вирусы случайно попали в канал вдоха, то нагретая выше термонейтральной температура их «убивает», т.е. не требуется дезинфекция внутреннего канала газоотвода для дыхательной смеси. Наконечник (загубник) снимается и дезинфицируется отдельно или заменяется. Сравним Т°С вводимой КГС при различных температурах согласно рекомендациям Минздрава от 28.04.2020, которые составляют 75°С-95°С (фиг. 5, 6).

Замеры температурных полей показывают, что при использовании маски (фиг. 5) средняя температура при вдохе 52-53°С, т.к. газ, входя под маску сразу «омывает» наружную и внутреннюю поверхности губ, десен, зубов и неба.

Учитывая большую теплопроводность гелия, его высокую температуропроводимость (10 раз большую, чем у воздуха) и относительно большую поверхность маски он быстро остывает. Так как газ сухой, он сразу притягивает влагу от поверхности лица, слизистых поверхностей губ, неба, вызывает сухость в полости рта. Используя маску, получить температуру газовой смеси при входе в гортань выше 32°С-36°С (точка 4) затруднительно, не говоря о получении ожоговой травмы слизистой поверхности губ и неба. С другой стороны, использование маски необходимо для предварительного разогрева полости рта, гортани и трахеи на термонейтральных температурах.

При использовании мундштука (фиг. 6) без насадки мы можем получить температуру на выходе (точка замера 3) до 65°С, а так как газовый поток минует самые температурочувствительные зоны полости рта и губ, то дыхание остается комфортным, хотя сухость в гортани при однонаправленном действии потока появляется.

Если же удлинить мундштук от точки замера 3 на 7 см с помощью эластичной насадки, то среднюю температуру выходящей из мундштука КГС можно поднять до 43°С-45°С, но это уже смесь, непосредственно идущая в гортань. Чтобы рассеять поток на выходе удлинителя мундштука мы делаем его с рациональным скосом, а кончик утончаем на конус, чтобы он огибал небо.

Таким образом, сущность изобретения состоит в том, что в предлагаемом устройстве формируется прямоточный газоввод для подогретой КГС, который укорачивает путь подогретой смеси от нагревателя до полости рта, вместо маски вводим жесткий наконечник с эластичной насадкой, имеющей утонение на конус к его окончанию, и обеспечиваем максимально возможную температуру подогретой смеси с обеспечением мер безопасности для пациента. Дополнительно исключаем реверс выдыхаемой смеси в подающий канал, за счет установки клапана вдоха на входе теплообменника, который играет роль обратного клапана, т.е. исключаем дезинфекцию подающего газового канала.

Устройство используется для лечения органов дыхания, профилактики гипотермии (переохлаждения), профилактики инфекционно-воспалительных осложнений с использованием подогреваемых газовых смесей на основе инертных газов и возможностью ингаляций лекарственными средствами.

Пример использования. Пациент: мужчина, возраст 77 лет. Диагноз ХОБЛ (хроническая обструктивная болезнь легких) с астматическими компонентами. Постоянно принимал лекарственные средства и другие вспомогательные бронхо-активные вещества астматического компонента. Неоднократно применялось лечение с использованием подогретых кислородно-гелиевых смесей. Стойкой и полной ремиссии добиться не удалось.

Курс лечения: шесть ежедневных сеансов с использованием наконечников, в паузах для отдыха - прием упомянутых лекарственных средств. Итог - стойкая ремиссия. Исчез кашель, мокрота, хрипы в легких. Прием лекарственных препаратов прекращен. Самочувствие и работоспособность улучшились, стал больше двигаться, исчезла отдышка.

1. Устройство для ввода подогретой газовой смеси в гортань, содержащее газопровод, соединенный с газохранилищем для хранения газовой смеси, снабженным пневмораспределительной арматурой, нагреватель газовой смеси в виде теплообменника, клапан вдоха, клапан выдоха и средство для обеспечения ввода подогретой газовой смеси в полость рта, отличающееся тем, что теплообменник снабжен теплоизолирующим чехлом, клапан вдоха установлен на входе газопровода в теплообменник, а средство для обеспечения ввода подогретой газовой смеси в полость рта выполнено в виде наконечника с жесткой частью для зажима зубами, на которой установлен клапан выдоха, при этом наконечник снабжен частью из эластичного материала для ввода в гортань, суженной на конце под конус.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в газопровод встроен ручной ИВЛ.