устройство для создания дозированной гиперкапнической гипоксии

Формула изобретения

Устройство для создания дозированной гиперкапнической гипоксии, содержащее загубник, центральную трубку, корпус с емкостью «мертвого» пространства, разделенного на параллельно расположенные ячейки, соединенные между собой при помощи соединительного пространства, отличающееся тем, что центральная трубка снабжена узлом забора воздушной смеси, состоящим из каналов вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, разделенных при помощи клапанного механизма, и смещена к каналу вдыхаемого воздуха, причем канал выдыхаемого воздуха длиннее канала вдыхаемого воздуха, а в канале выдыхаемого воздуха непосредственно у клапана выдыхаемого воздуха установлен датчик для газоанализа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии, неврологии и пульмонологии, и может быть использовано для изучения реакции организма на дозированную гиперкапническую гипоксию, в частности для оценки реактивности мозговых сосудов и перфузионного резерва мозгового кровообращения, а также для проведения гиперкапнически гипоксических тренировок, направленных на увеличение сопротивляемости (резистентности) организма к неблагоприятным стрессорным факторам, тренировку адаптивных систем, подготовку к оперативным вмешательствам с временным прекращением кровотока по артериям, питающим мозг, и лечения заболеваний, в частности нарушений мозгового кровообращения, нарушений коронарного кровообращения, гипертонической болезни, дыхательной недостаточности и др.

Известно 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% углекислого газа (СО ₂) в альвеолярном воздухе.

Недостатками известного устройства являются:

- необходимость использования большого объема «мертвого пространства», около 2000 мл, для создания эффективной концентрации углекислого газа и связанная с этим громоздкость устройства;

- отсутствие возможности проведения непрерывного мониторинга концентрации газов в выдыхаемом воздухе;

- невозможность использования электрического привода для автоматического поддержания концентрации углекислого газа (СО₂) и кислорода (О₂) на заданном уровне.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство (Патент РФ на изобретение № 2301081), содержащее загубник, центральную трубку, корпус с емкостью "мертвого" пространства, разделенный на параллельно расположенные ячейки, соединенные между собой при помощи соединительного пространства. Объем «мертвого пространства» регулируется при помощи диафрагмы, выключающей из вентиляции определенное число ячеек.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность из-за отсутствия возможности проведения непрерывного мониторинга концентрации газов в выдыхаемом воздухе.

Техническим результатом заявляемого устройства является усовершенствование конструкции, позволяющее осуществлять непрерывный контроль концентрации углекислого газа и кислорода в выдыхаемом воздухе.

Технический результат достигается тем, что для проведения непрерывного контроля газового состава выдыхаемого воздуха в центральной трубке максимально близко к загубнику устанавливают узел забора воздушной смеси, который оснащен каналами вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, разделенными при помощи клапанного механизма, причем канал выдыхаемого воздуха длиннее канала вдыхаемого воздуха, а центральная трубка максимально смещена к каналу вдыхаемого воздуха для обеспечения разделения потоков вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Для газоанализа выдыхаемого воздуха в канале выдыхаемого воздуха непосредственно у клапана установлен датчика газоанализатора.

Устройство проиллюстрировано чертежами (фиг.1, 2(А, Б) и 3).

Заявляемое устройство (фиг.1) выполнено из медицинского пластика и представлено в виде корпуса 1 с центральной трубкой 2 с площадью поперечного сечения, близкой к площади поперечного сечения трахеи. Корпус 1 разделен на ячейки 3 с общим объемом 1000 мл, расположенные параллельно друг другу. Ячейки 3 сообщаются с внешней средой посредством проксимального отверстия 4, а друг с другом и центральной трубкой 2 посредством соединительного пространства 5.

В центральной трубке 2 установлен узел забора воздушной смеси 6, состоящий из канала 7 вдыхаемого и канала 8 выдыхаемого воздуха, причем канал 8 примерно в два раза длиннее канала 7, что позволяет разделить потоки вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Центральная трубка 2 максимально смещена к каналу 7 вдыхаемого воздуха. Для увеличения степени разделения потоков воздуха в каналах 7 и 8 имеются герметичные клапаны 9 и 10, препятствующие перемешиванию потоков вдыхаемого и выдыхаемого воздуха во время дыхания через устройство. Для газоанализа последней порции выдыхаемого воздуха в камере 8 установлен датчик газоанализатора 11.

Устройство работает следующим образом.

На фиг.2 (А, Б) показана схема движения воздуха в устройстве во время акта выдоха А и вдоха Б.

Дыхание осуществляют через загубник (не обозначен), а носовое дыхание отключают. Выдыхаемый воздух (фиг.2А) заполняет центральную трубку 2, затем канал 8 узла забора воздушной смеси 6, при этом под действием давления выдыхаемого воздуха открывается клапан 10, что позволяет выдыхаемому воздуху беспрепятственно поступать в центральную трубку 2 корпуса 1 с ячейками 3. Газоанализ последней порции выдыхаемого воздуха проводят с помощью датчика газоанализатора 11, установленного в канале 8.

Выдыхаемый воздух, выходя из узла забора воздушной смеси 6, попадает в центральную трубку 2 корпуса 1 с ячейками 3, затем в соединительное пространство 5 и движется в ячейки 3, заполняющие корпус 1, и выводится посредством проксимального отверстия 4 ячеек 3 в атмосферу. В конце выдоха в ячейках 3 остается обогащенный углекислым газом и бедный кислородом альвеолярный воздух.

Движение воздуха во время вдоха (фиг.2Б) осуществляется в обратном направлении по отношению к выдоху. При этом за счет открытия клапана 9 и закрытия клапана 10 узла забора воздушной смеси 6 в легкие поступает воздух из ячеек 3 и центральной трубки 2, обогащенный углекислым газом и бедный кислородом.

Для доказательства эффективности работы заявляемого устройства было проведено сравнение концентрации углекислого газа в альвеолярном воздухе, полученном при использовании трубки Пристли с встроенным датчиком газоанализатора и заявляемого устройства, оснащенного узлом забора воздушной смеси. Оценка концентрации углекислого газа в альвеолярном воздухе испытуемых проводилась по окончании первой минуты дыхания с помощью капнометра «МИКОН» (Россия).

На фиг.3 представлена таблица, отображающая концентрацию углекислого газа

(СО₂) в альвеолярном воздухе, полученном при использовании трубки Пристли, и в выдыхаемом воздухе, полученном при помощи заявляемого устройства. Из таблицы видно, что концентрация СО ₂ в альвеолярном воздухе, полученном при использовании трубки Пристли и в выдыхаемом воздухе, полученном при помощи заявляемого устройства, значимо не различались. Из этого следует, что узел забора воздушной смеси заявляемого устройства обеспечивает забор для газоанализа последней порции выдыхаемого воздуха, аналогичного по своему составу альвеолярному воздуху.

Эффективность заявляемого устройства достигается тем, что для проведения непрерывного контроля газового состава выдыхаемого воздуха в центральной трубке максимально близко к загубнику устанавливают узел забора воздушной смеси, который оснащен каналами вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, разделенными при помощи клапанного механизма, причем канал выдыхаемого воздуха длиннее канала вдыхаемого воздуха, а центральная трубка максимально смещена к каналу вдыхаемого воздуха для обеспечения разделения потоков вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, с проведением газоанализа последней порции выдыхаемого воздуха, близкой по процентному содержанию газов к альвеолярному.

Таким образом, преимуществом заявляемого устройства является возможность непрерывного контроля концентрации углекислого газа и кислорода в альвеолярном воздухе.