RU175235U1

RU175235U1 - Датчик концентрации газа в бинарной смеси "измеряемый газ - кислород"

Info

Publication number: RU175235U1
Application number: RU2016145091U
Authority: RU
Inventors: Николай Владимирович Шамаев; Дмитрий Сергеевич Буслов; Александр Владимирович Потапов; Владимир Николаевич Потапов; Сергей Владимирович Потапов; Андрей Вячеславович Школин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "КсеМед"; Дмитрий Сергеевич Буслов; Николай Владимирович Шамаев
Priority date: 2016-11-17
Filing date: 2016-11-17
Publication date: 2017-11-28

Abstract

Полезная модель относится к медицине, в частности к неврологии и анестезиологии, и может быть использована в аппаратах для ингаляционной терапии, а также наркозных аппаратах, в которых требуется формировать бинарную дыхательную смесь с заданными концентрациями кислорода и второго газа.Технический результат - возможность определять концентрацию одного из газов: ксенон, гелий, закись азота, криптон в бинарной смеси "измеряемый газ -кислород" с точностью не ниже 0,1% за время, не превышающее 1 с, а также удобство в эксплуатации, отсутствие требования к высокой квалификации персонала и снижение риска механического повреждения.Датчик концентрации газа в бинарной смеси "измеряемый газ - кислород"состоит из корпуса (1), на двух противоположных сторонах которого расположены два штуцера (2) для установки устройства в дыхательный контур, а на третьей - выходной кабель (3) для подключения к блоку дозирования газа, внутри корпуса (1) с одной стороны сверху установлен датчик концентрации (4) первого газа, который состоит из термокондукционного чувствительного элемента, нагревателя и термометра, а с противоположной от датчика (4) стороны внизу установлен датчик концентрации кислорода (5), оба датчика (4) и (5) подключены к усилителю сигналов, собранному на печатной плате (6), а нагреватель и термометр датчика концентрации первого газа (4) подключены к цепи управления подогревом и термостабилизацией, собранной на той же печатной плате (6), а сверху в корпус (1) установлен плоский радиатор (7), представляющий собой пластину, выполненную из металла с высокой теплопроводностью.

Description

Полезная модель относится к медицине, в частности к неврологии и анестезиологии, и может быть использована в аппаратах для ингаляционной терапии, а также наркозных аппаратах, в которых требуется формировать бинарную дыхательную смесь с заданными концентрациями кислорода и второго газа.

В настоящее время в России в таких медицинских аппаратах в качестве второго газа широко использует ксенон (Xe). Он представляет собой инертный газ и предназначен для проведения ингаляционного наркоза при различных оперативных вмешательствах и болезненных манипуляциях. Бесцветный газ, без запаха и вкуса, не воспламеняется и не поддерживает горение. Ксенон относится к газообразным средствам для проведения наркоза.

Ксеноновая терапия может применяться для лечения боли и болевых синдромов, терапии стресса, лечения депрессий, терапии расстройств сна, лечения зависимостей (наркотической, алкогольной), реабилитации и восстановление организма после болезни, реабилитации и восстановления после изнурительных умственных и физических нагрузок, для повышения работоспособности.

Ксенон обладает выраженным ноотропным (улучшение умственной деятельности), анксиолитическим (противотревожным), антигипоксическим, антидепрессивным и антиоксидантным действиями, его используют при лечении синдрома хронической усталости, стрессов и депрессий, неврозов, легких когнитивных (восприятие) расстройств; в составе комплексной терапии у пациентов с выраженной сердечно-сосудистой патологией (ишемическая и гипертоническая болезни, постинфарктное состояние и так далее), с неврологической патологией (расстройствами церебрального кровообращения атеросклеротического или ишемического характера); в интенсивной терапии; в комплексной терапии различных вариантов синдрома отмены и постабстинентных состояний у наркологических больных; в восстановительной медицине для реабилитации после перенесенных оперативных вмешательств, травматических повреждений, острых и хронических заболеваний (http://medgazprom.ru/node/22).

Ксенон в соотношении с кислородом (60:40, 70:30, 80:20) оказывает сильное анальгезирующее и анестезирующее действие. Через две минуты с момента ингаляции ксенона возникает стадия периферической парестезии и гипоальгезии, на третьей минуте - стадия психомоторной активности, на четвертой минуте - стадия частичной амнезии и анальгезии, на пятой минуте наступает стадия анестезии, соответствующая первому уровню хирургической стадии эфирного наркоза (по Гиделу).

В этой стадии возможно выполнение небольших хирургических операций. Миорелаксирующие, анальгетические и анестезирующие свойства ксенона выражены сильнее, чем у закиси азота, что обеспечивает проведение небольших операций в варианте масочного мононаркоза с сохранением спонтанного дыхания пациента. Показатели гемодинамики и газообмена в течение анестезии стабильные.

Выход из наркоза быстрый. Через 2-3 минуты после отключения газа, пациенту возвращается сознание с полной ориентацией в обстановке. Ксенон не раздражает дыхательные пути, однако, появляется ощущение сухости, осиплости голоса и металлического вкуса во рту. Анальгезия наступает от вдыхания 30-40% смеси с кислородом Сознание утрачивается при ингаляции 65-70% смеси с кислородом. Ксенон более мощный анестетик, чем закись азота. Минимальная альвеолярная концентрация для ксенона равна 71%, тогда как у закиси азота она равна 105%.

Гипнотический эффект ксенона прямо пропорционален его давлению в крови. При вдыхании ксенон легко распределяется в легких, быстро диффундирует и в силу низкого коэффициента растворимости его альвеолярная и артериальная концентрации быстро выравниваются.

После прекращения подачи ксенона, он быстро элиминируется через легкие в неизменном виде. Через 2-3 минуты после отключения ксенона у пациента восстанавливается сознание в полном объеме. Через 4-5 минут ксенон элиминируется из организма через легкие почти полностью и его кривая вымывания, аналогична кривой вымывания азота из легких. Через 2 минуты остаточная альвеолярная концентрация ксенона составляет 5%, а через 5 минут она снижается до 2%.

В последующие 4 часа происходит постепенное, окончательное вымывание ксенона из жидких сред организма. Возможно, этим объясняется пролонгированный период послеоперационной анальгезии после ксеноновой анестезии, что является еще одним положительным свойством ксенона.

Ксенон применяют у взрослых в качестве газообразного средства для наркоза для обезболивания хирургических операций, болезненных манипуляций, снятия болевых синдромов и болевых приступов. (Приказ Министерства здравоохранения Российской Федерации №363 от 8 октября 1999 год).

Ксенон используют также при масочном мононаркозе и в комбинированном эндотрахеальном наркозе в сочетании с различными седативными средствами, нейролептиками, миорелаксантами, анальгетиками и местными анестетиками.

Развитие ксеноновой анестезии послужило толчком для разработки приборов, позволяющих контролировать содержание ксенона и кислорода в дыхательной газовой смеси. Конструкция этих приборов требует достаточно высокой квалификации и аккуратности медицинского персонала, а также они имеют невысокую скорость реакции, поэтому встал вопрос о разработке более надежного, быстрого и простого в эксплуатации устройства.

Известен датчик кислорода гальванический ДК-32 (http://www.insovt.ru/o2sensors/). Он представляет собой электрохимический датчик с жидким щелочным или кислотным электролитом. Сенсоры кислорода предназначены для преобразования парциального давления кислорода в газовых смесях в аналоговый сигнал постоянного тока или напряжения. Недостатком данного датчика является то, что он дает возможность работы только с одним газом, а время установления его выходного сигнала составляет от 15 до 30 с.

Наиболее близким к предлагаемому является газоанализатор бинарных вдыхаемых газовых смесей аппарат ИН и ИВЛ «ГКМ-03-ИНСОВТ» (http://www.insovt.ru/gasanalysers/combo.php). Газоанализатор имеет два основных канала измерения: канал измерения объемной доли кислорода и канал измерения объемной доли второго компонента, в качестве которого может быть либо ксенон, либо закись азота, либо гелий. В полной комплектации с газоанализатором поставляются 4 сенсора: датчик кислорода, датчик второго компонента, датчик проскоковой концентрации Xe и датчик температуры. Газоанализатор ксенона-кислорода может работать с любым составом датчиков. Недостатком данного устройства является то, что датчики расположены в разных корпусах, подключаются отдельно и имеют довольно большие габаритные размеры, что затрудняет эксплуатацию, требует высокой квалификации персонала, повышает риск механического повреждения.

Техническим результатом предлагаемого устройства является возможность определять концентрацию одного из газов: ксенон, гелий, закись азота, криптон в бинарной смеси "измеряемый газ - кислород" с точностью не ниже 0,1% за время, не превышающее 1 секунду, а также удобство в эксплуатации, отсутствие требования к высокой квалификации персонала и снижение риска механического повреждения.

Указанный технический результат достигается за счет того, что авторами впервые предложено поместить два датчика разных газов в один корпус, а также использовать высокоточный термокондукционный чувствительный элемент совместно с системой термостабилизации и осушения газовой смеси.

Схема сборки составляющих предлагаемого устройства представлена на фиг. 1, где обозначено:

1 - корпус;

2 - штуцер для установки в дыхательный контур;

3 - выходной кабель;

4 - датчик концентрации первого газа;

5 - датчик концентрации кислорода;

6 - печатная плата;

7 - радиатор.

Предлагаемое устройство состоит из прямоугольного корпуса 1, выполненного, например, из инертного по отношению к компонентам дыхательной смеси пластика, на двух противоположных сторонах которого расположены два штуцера 2 для установки устройства в дыхательный контур. Размеры корпуса 1 вместе со штуцерами 2 составляют 76×45×87 мм. На третьей стороне корпуса 1 расположен выходной кабель 3, представляющий собой многожильный медный кабель с промышленным разъемом типа DS-1110 с резьбовой фиксацией, который подключается к блоку дозирования газа. Внутри корпуса 1 с одной стороны сверху установлен датчик концентрации 4 первого газа, например, ксенона. В качестве первого газа могут быть также использованы гелий, закись азота, криптон, и любые иные неагрессивные газы, с отличной от кислорода теплопроводностью. Он состоит из высокоточного термокондукционного чувствительного элемента, нагревателя и термометра - системы термостабилизации и осушения газовой смеси, позволяющей контролировать температуру газа вблизи чувствительного элемента. Установка датчика 4 сверху корпуса 1 обусловлена тем, что необходимо избежать попадания на него влаги. С противоположной от датчика 4 стороны внизу установлен датчик концентрации кислорода 5, он гальванический, сощелочным электролитом. Оба датчика 4 и 5 подключены к печатной плате 6, на которой собран усилитель сигналов для передачи данных в блок дозирования газа и цепи управления подогревом и термостабилизацией датчика. Сверху в корпус 1 предлагаемого устройства установлен плоский радиатор 7, представляющий собой пластину толщиной 2 мм, выполненную из металла с высокой теплопроводностью, например, анодированного алюминия. На фиг. 2 представлен общий вид предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

На фиг. 3 изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

С помощью выходного кабеля 3 устройство подключают к блоку дозирования газа, штуцеры 2 подсоединяют в разрыв дыхательного контура, в который подают первый газ, например, ксенон и кислород и второй газ. На датчик 4 подают питание и начинается прогрев чувствительного элемента. Информация о концентрации кислорода от датчика 5 становится доступна сразу после подачи питания. Как только датчик 4 достигает температуры 95°C (определяется встроенным термометром), включается режим термостабилизации и чувствительный термокондукционный элемент начинает реагировать на концентрацию ксенона. Усилитель, собранный на печатной плате 6, усиливает сигналы датчиков 4 и 5 для передачи их в блок дозирования газов и управляет термостабилизацией датчика 4. Информация о концентрации газа передается по кабелю 3 в блок дозирования газов. Радиатор 7 собирает избытки тепла от датчика 4 и выводит их в атмосферу, чтобы предотвратить перегрев датчика кислорода 5 (его температура не должна превышать 40°C).

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает возможность определять концентрацию одного из газов: ксенон, гелий, закись азота, криптон в бинарной смеси "измеряемый газ - кислород" с точностью не ниже 0,1% за время, не превышающее 1 секунду, а также удобство в эксплуатации, отсутствие требования к высокой квалификации персонала и снижение риска механического повреждения.

Claims

1. Датчик концентрации газа в бинарной смеси "измеряемый газ - кислород", содержащий датчик концентрации первого газа, датчик концентрации кислорода и термометр, отличающийся тем, что датчик концентрации газа в бинарной смеси "измеряемый газ - кислород"помещен в один корпус, на двух противоположных сторонах которого расположены два штуцера для установки устройства в дыхательный контур, а на третьей - выходной кабель для подключения к блоку дозирования газа, внутри корпуса с одной стороны сверху установлен датчик концентрации первого газа, который состоит из термокондукционного чувствительного элемента, нагревателя и термометра, а с противоположной от датчика стороны внизу установлен датчик концентрации кислорода, оба датчика подключены к усилителю сигналов, собранному на печатной плате, а нагреватель и термометр датчика концентрации первого газа подключены к цепи управления подогревом и термостабилизацией, собранной на той же печатной плате, а сверху в корпус установлен плоский радиатор, представляющий собой пластину, выполненную из металла с высокой теплопроводностью.

2. Датчик по п. 1, отличающий тем, что корпус выполнен из инертного по отношению к компонентам дыхательной смеси пластика.

3. Датчик по п. 1, отличающий тем, что в качестве первого газа используется ксенон.

4. Датчик по п. 1, отличающий тем, что плоский радиатор выполнен из анодированного алюминия.