RU2070063C1

RU2070063C1 - Method for production of gaseous mixture for interrupted normabaric hypoxia and device for its realization

Info

Publication number: RU2070063C1
Authority: RU
Inventors: Елена Никоноровна Ткачук; Татьяна Николаевна Цыганова
Original assignee: Елена Никоноровна Ткачук; Татьяна Николаевна Цыганова
Priority date: 1991-09-25
Filing date: 1991-09-25
Publication date: 1996-12-10

Abstract

FIELD: medicine. SUBSTANCE: decreasing of oxygen content in atmospheric air is carried out by compression of atmospheric air to 2-10 atm and by passing said air through polymer membrane. Said membrane is manufactured of hollow fibers on the base of poly-4-methylpentene-1-, thickness of fiber wall is 8-25 μm, its inner diameter being 10-30 μm. Thus treated air is fed to patient through flowmeter, filtering device and wetting device. Proposed device has compressor, gas-distributing element, flowmeter, filtering device, wetting device and mask for breathing which are consequently connected. Parameters of the process are controlled automatically with the help of device having pickup of oxygen concentration at patient. EFFECT: improves efficiency of the method. 1 dwg

Description

Изобретение относится к методам получения газовой смеси, используемой для прерывистой нормобарической гипоксии, и может быть использовано в практической медицине при лечении газовыми смесями с пониженным содержанием кислорода. The invention relates to methods for producing a gas mixture used for intermittent normobaric hypoxia, and can be used in practical medicine in the treatment of gas mixtures with low oxygen content.

Известен способ получения газовой смеси для прерывистой нормобарической гипоксии, включающий смещение азота особой чистоты, находящегося под давлением 120-150 атм с атмосферным воздухом в эжекторе до содержания кислорода в смеси 10-13 об. (см. например, инструкцию "Метод повышения неспецифической резистентности организма с помощью нормобарической гипоксической стимуляции". М. 1985, с. 7-9). A known method of producing a gas mixture for intermittent normobaric hypoxia, including the displacement of high purity nitrogen, which is under pressure 120-150 atm with atmospheric air in the ejector to an oxygen content in the mixture of 10-13 vol. (see, for example, the instruction "Method for increasing nonspecific resistance of the body using normobaric hypoxic stimulation". M. 1985, S. 7-9).

Известно также устройство для получения газовой смеси для прерывистой нормобарической гипоксии, содержащее компрессор для сжатия газовой смеси, газоразделительный аппарат, имеющий гипероксический и гипоксический выходы, последний из которых соединен с регулируемым вентилем, блок автоматического управления, датчик содержания кислорода в организме пациента, при этом гипоксический выход газоразделительного аппарата и выход компрессора подсоединены посредством трубопроводов с регулируемыми вентилями к трубопроводу подачи гипоксической смеси за запорным вентилем, при этом регулируемые вентили подключены к выходу блока управления, а средство подачи гипоксической смеси пациенту выполнено в виде маски, соединенной с выходом гипоксического трубопровода через накопительную емкость (см. например, патент СССР по заявке N 4780823/14, кл. A 16 M 16/10, 1990). Also known is a device for producing a gas mixture for intermittent normobaric hypoxia, comprising a compressor for compressing the gas mixture, a gas separation apparatus having hyperoxic and hypoxic outlets, the last of which is connected to an adjustable valve, an automatic control unit, an oxygen content sensor in the patient’s body, while hypoxic the outlet of the gas separation apparatus and the outlet of the compressor are connected via pipelines with adjustable valves to the hypoxic supply line mixture behind the shut-off valve, while the adjustable valves are connected to the output of the control unit, and the means for supplying the hypoxic mixture to the patient is made in the form of a mask connected to the output of the hypoxic pipeline through the storage tank (see, for example, USSR patent according to application N 4780823/14, class A 16 M 16/10, 1990).

Основными недостатками известных способа и устройства является недостаточно стабильный состав гипоксической смеси в течение всего ресурса работы устройства, а также достаточно узкий диапазон содержания кислорода в получаемой смеси (10 13 об.), что затрудняет обеспечение индивидуального подбора состава гипоксической смеси для каждого пациента в зависимости от вида заболевания. The main disadvantages of the known method and device is the insufficiently stable composition of the hypoxic mixture during the entire service life of the device, as well as a rather narrow range of oxygen content in the resulting mixture (10 13 vol.), Which makes it difficult to ensure individual selection of the composition of the hypoxic mixture for each patient, depending on type of disease.

Известно устройство для климатотерапии по а.с. СССР N 1526688, принятое за прототип, содержащее компрессор, выход которого соединен с газоразделительным аппаратом, выполненным на основе полых полимерных волокон. Газоразделительный аппарат сообщен посредством трубопровода через расходомер и увлажнитель со средством подсоединения к пациенту. Кроме того, устройство содержит систему регулирования параметров режима гипоксии со средством контроля состояния пациента. Посредством данного устройства реализуется способ получения газовой смеси и подачи его пациенту, заключающийся в обеднении атмосферного воздуха по кислороду путем его сжатия в компрессоре и пропускания через полимерную мембрану, выполненную на основе полимерных волокон, с последующей подачей через расходомер и увлажнитель пациенту. A device for climatotherapy according to.with. USSR N 1526688, taken as a prototype containing a compressor, the output of which is connected to a gas separation apparatus made on the basis of hollow polymer fibers. The gas separation apparatus is communicated through a pipeline through a flow meter and a humidifier with means for connecting to a patient. In addition, the device comprises a system for controlling the parameters of the hypoxia mode with a means of monitoring the patient's condition. Using this device, a method for producing a gas mixture and supplying it to a patient is realized, which consists in depleting atmospheric air with oxygen by compressing it in a compressor and passing it through a polymer membrane made of polymer fibers, followed by feeding it to the patient through a flow meter and humidifier.

Недостаток способа и устройства по авторскому свидетельству СССР N 1526688 кл. A 61 G 10/00, 1989 г. состоит в отсутствии возможности автоматического регулирования выбора индивидуальных параметров и состояния пациента, отсутствии дополнительной фильтрации газовой смеси, особенно при использовании в загрязненных регионах. The disadvantage of the method and device according to the copyright certificate of the USSR N 1526688 class. A 61 G 10/00, 1989 consists in the lack of the ability to automatically control the selection of individual parameters and the patient's condition, the absence of additional filtration of the gas mixture, especially when used in contaminated regions.

Задачей изобретения является получение газовой смеси для прерывистой нормобарической гипоксии, а также разработка устройства для осуществления способа, которые обеспечивают высокую стабильность состава гипоксической смеси в течение всего ресурса работы устройства, расширение диапазона в содержании кислорода получаемой смеси с 9 до 18 об. что обеспечивает возможность индивидуального подбора состава гипоксической смеси для каждого пациента в зависимости от диагноза заболевания. The objective of the invention is to obtain a gas mixture for intermittent normobaric hypoxia, as well as the development of a device for implementing the method, which provide high stability of the composition of the hypoxic mixture throughout the life of the device, expanding the range in the oxygen content of the resulting mixture from 9 to 18 vol. which makes it possible to individually select the composition of the hypoxic mixture for each patient, depending on the diagnosis of the disease.

Поставленная задача решается способом получения газовой смеси для прерывистой нормобарической гипоксии, включающим обеднение атмосферного воздуха по кислороду и подачу его через ресивер, шланг и маску пациенту, в котором исходный воздух сжимают в компрессоре до 2-10 атм и пропускают через мембрану из полых полимерных волокон на основе поли-4-метилпентена-1 с толщиной стенки волокна 8-25 мкм и его внутренним диаметром 10-30 мкм и полученную смесь подают в маску пациента. The problem is solved by a method of obtaining a gas mixture for intermittent normobaric hypoxia, including depletion of atmospheric air through oxygen and supplying it through a receiver, hose and mask to a patient in which the source air is compressed in the compressor to 2-10 atm and passed through a membrane of hollow polymer fibers to based on poly-4-methylpentene-1 with a fiber wall thickness of 8-25 μm and its inner diameter of 10-30 μm and the resulting mixture is fed into the patient's mask.

Поставленная задача решается также устройством для получения газовой смеси для прерывистой нормобарической гипоксии, содержащим компрессор, выход которого соединен с газоразделительным аппаратам, имеющим гипероксический и гипоксический выходы, последний из которых сообщен трубопроводом с расходомером газовой смеси и маской пациента, имеющей дыхательный клапан, содержащий блок автоматического регулирования с датчиком содержания кислорода в организме пациента, в котором газоразделительный аппарат снабжен мембраной из полых полимерных волокон на основе поли-4-метилпентена-1, и дополнительно снабжен фильтрующим элементом, установленным перед расходомером газовой смеси и увлажнителем, установленным после расходомера. The problem is also solved by a device for producing a gas mixture for intermittent normobaric hypoxia, containing a compressor, the output of which is connected to gas separation devices having hyperoxic and hypoxic outputs, the last of which is connected by a pipeline to a gas mixture flow meter and a patient mask having a breathing valve containing an automatic regulation with a sensor of oxygen content in the patient’s body, in which the gas separation apparatus is equipped with a hollow polymer membrane GOVERNMENTAL fibers based on poly-4-methylpentene-1, and is further provided with a filter element mounted on the upstream of the gas mixture and a humidifier installed downstream of the flowmeter.

Данные способ и устройство позволяют обеспечить постоянный стабильный состав гипоксической газовой смеси во время ресурса работы устройства в течение 1,5-2,5 лет, расширить диапазон содержания кислорода в газовых смесях до 9-18 об. These method and device can provide a constant stable composition of the hypoxic gas mixture during the life of the device for 1.5-2.5 years, expand the range of oxygen content in gas mixtures to 9-18 vol.

Отличиями предлагаемых способа и устройства является сжатие исходного воздуха в компрессоре до определенного давления, пропускание сжатого воздуха через мембрану из полых полимерных волокон на основе поли-4-метилпентена-1 с определенной толщиной стенки волокна и его внутренним диаметром, а также наличие в устройстве газоразделительного аппарата мембраны определенной химической природы и свойств, а также фильтрующего элемента и установленного определенным образом. The differences of the proposed method and device are the compression of the source air in the compressor to a certain pressure, the passage of compressed air through a membrane of hollow polymer fibers based on poly-4-methylpentene-1 with a certain fiber wall thickness and its inner diameter, as well as the presence of a gas separation apparatus in the device membranes of a certain chemical nature and properties, as well as a filter element and installed in a certain way.

Необходимым условием эффективного проведения процесса является использование полимерной мембраны на основе поли-4-метилпентена-1 с внутренним диаметром волокон 12-30 мкм и толщиной стенки волокна 8-25 мкм, т.к. такая мембрана обеспечивает отсутствие аллергических реакций организма при использовании газа, полученного после пропускания через нее и используемого для гипокситерапии. Использование этой мембраны обеспечивает также необходимую производительность устройства и необходимый состав газовой смеси (содержание кислорода 9-18 об.). За счет заявленной конструкции устройства получаемая гипоксическая смесь обладает такими свойствами (содержание O₂, N₂, отсутствие примесей), что имеется возможность ее тонкого и точного корректирования. Таким образом осуществляется возможность индивидуального подбора состава газовой смеси по диагнозу пациента и содержание кислорода в ней может варьироваться от 9 до 18 об. В известных устройствах такая возможность не обеспечивалась.A prerequisite for an efficient process is the use of a poly-4-methylpentene-1-based polymer membrane with an internal fiber diameter of 12-30 microns and a fiber wall thickness of 8-25 microns, because such a membrane ensures the absence of allergic reactions of the body when using gas obtained after passing through it and used for hypoxic therapy. The use of this membrane also provides the necessary performance of the device and the necessary composition of the gas mixture (oxygen content of 9-18 vol.). Due to the claimed design of the device, the resulting hypoxic mixture has such properties (O ₂ , N ₂ content, absence of impurities) that it is possible to fine-tune and fine-tune it. Thus, it is possible to individually select the composition of the gas mixture according to the patient’s diagnosis and the oxygen content in it can vary from 9 to 18 vol. In known devices, such an opportunity was not provided.

Возможность воспроизведения изобретения поясняется описанием конкретных вариантов его осуществления и чертежом. The ability to reproduce the invention is illustrated by a description of specific options for its implementation and the drawing.

На чертеже изображено устройство для получения газовой смеси для прерывистой нормобарической гипоксии. The drawing shows a device for producing a gas mixture for intermittent normobaric hypoxia.

Пример 1. Устройство содержит компрессор 1, газоразделительный аппарат с мембраной 3, расходомер газовой смеси 4, маску пациента 5, блок автоматического регулирования 6, датчик содержания кислорода в организме 7, фильтрующий элемент 8, увлажнитель 9, ресивер 10. Example 1. The device comprises a compressor 1, a gas separation apparatus with a membrane 3, a gas mixture flow meter 4, a patient mask 5, an automatic control unit 6, an oxygen content sensor in the body 7, a filter element 8, a humidifier 9, a receiver 10.

Пример 2. Исходный воздух сжимают в мембранном компрессоре 1 и подают в газоразделительный аппарат 2, снабженный мембраной из полого полимерного волокна на основе поли-4-метилпентена-1. Выходящую из мембранного аппарата газовую смесь через регулирующий вентиль по трубопроводу подают через фильтрующий элемент 7, расходомер газовой смеси 3, увлажнитель 8 в маску пациента 4. В газоразделительный аппарат встроен блок автоматического регулирования 5, соединенный с датчиком содержания кислорода в организме 6, подключенного к пациенту. Example 2. The source air is compressed in a membrane compressor 1 and fed to a gas separation apparatus 2, equipped with a membrane of a hollow polymer fiber based on poly-4-methylpentene-1. The gas mixture leaving the membrane apparatus through the control valve is piped through the filter element 7, the gas mixture flow meter 3, the humidifier 8 to the patient mask 4. An automatic control unit 5 is connected to the gas separation apparatus connected to the oxygen sensor in the body 6 connected to the patient .

Пример 3. Исходный воздух, содержащий 21 об. O₂, 79% N₂, поступает в мембранный компрессор марки УКА 0-2М, где его сжимают до давления 3 атм. После чего воздушный поток с расходом 30 л/мин направляют через входной штуцер газоразделительного аппарата внутрь полых полимерных волокон мембраны на основе поли-4-метилпентена-1 с внутренним диаметром волокна 20 мкм и толщиной стенки мембраны 15 мкм.Example 3. The source air containing 21 vol. O ₂ , 79% N ₂ , enters the membrane compressor of the UKA 0-2M brand, where it is compressed to a pressure of 3 atm. Then the air flow with a flow rate of 30 l / min is directed through the inlet fitting of the gas separation apparatus into the hollow polymer fibers of the membrane based on poly-4-methylpentene-1 with an internal fiber diameter of 20 μm and a membrane wall thickness of 15 μm.

Мембранный элемент выполнен в виде пучка полых полимерных волокон, изолированных кожухом из металлической сетки, сверху и снизу закрепленных блоками из герметизирующего эпоксидного материала и имеющими штуцеры для входа и выхода газовой смеси. The membrane element is made in the form of a bundle of hollow polymer fibers, insulated by a casing of a metal mesh, fixed from above and below by blocks of sealing epoxy material and having fittings for the entrance and exit of the gas mixture.

Газоразделительный аппарат работает при 200^oC±10. После аппарата и фильтрующего элемента, выполненного из ткани Петренова, отводят газовую смесь, содержащую 10% O₂ и 90 об. N₂, примеси отсутствуют, через расходомер газовой смеси, обеспечивающий индивидуальный расход для каждого пациента, подают в увлажнитель, после чего направляют в маску пациента для проведения лечения.The gas separation apparatus operates at 200 ^° C ± 10. After the apparatus and the filter element made of Petrenov’s fabric, a gas mixture containing 10% O ₂ and 90 vol. N ₂ , there are no impurities, through the flow meter of the gas mixture, which provides an individual flow rate for each patient, is fed into the humidifier, and then sent to the patient's mask for treatment.

Пример 4. Лечение полученной в примере 2 гипоксической смесью, содержащей 9,5±0,5 кислорода и 90,5±0,5 об. азота, осуществляют следующим образом. Example 4. Treatment obtained in example 2 with a hypoxic mixture containing 9.5 ± 0.5 oxygen and 90.5 ± 0.5 vol. nitrogen, as follows.

В первый день вдыхание гипоксической смеси ведут 5 раз по 3 минуты с 3-минутным перерывом на дыхание атмосферным воздухом. Общее гипоксическое время 15 минут. Второй день 6 раз по 3 с 2-минутным перерывом. Общее время 18 минут. В третий день 7 раз по 4 минуты с 2-минутным перерывом. Общее время 32 мин. В пятый день 9 раз по 4 минуты с 2-минутным перерывом. Общее время 36 мин. В шестой день 9 раз по 5 минут с 2-минутным перерывом. Общее время 45 мин. В седьмой день 10 раз по 5 с 2-минутным перерывом. Общее время 50 мин. В восьмой день 11 раз по 5 минут с 2-минутным перерывом. Общее время 55 минут. С 9-го по 11-й день 12 раз по 5 с 2-минутным перерывом. Общее время 60 минут. На 12-й день 5 раз по 6 с 2-минутным перерывом. Общее время 30 минут. На 13-й день 6 раз по 6 с 2-минутным перерывом, 36 мин. На 14-й день 6 раз по 8 с 2-минутным перерывом, 48 мин. На 15-й день 7 раз по 8 с 2-минутным перерывом, 56 мин. На 16-й день 5 раз по 10 с 2-минутным перерывом, 50 мин. На 17-й день 6 раз по 10 с 2-минутным перерывом, 60 мин. С 18-го по 20-й день 6 раз по 10 с 2-минутным переpывом, 60 мин. После 20-го сеанса лечение осуществляют в зависимости от клиники пациента. После 20-го сеанса 3 раза в неделю 3-6 раз по 10 минут с 2-минутным перерывом в течение 2 недель. А затем 2 раза в неделю в том же режиме 1 неделю. Через 3-4 месяца полный курс лечения повторяют еще раз. On the first day, the hypoxic mixture is inhaled 5 times for 3 minutes with a 3-minute break for breathing in atmospheric air. The total hypoxic time is 15 minutes. The second day 6 times in 3 with a 2-minute break. Total time 18 minutes. On the third day, 7 times for 4 minutes with a 2-minute break. Total time 32 min. On the fifth day, 9 times for 4 minutes with a 2-minute break. Total time 36 min. On the sixth day, 9 times for 5 minutes with a 2-minute break. Total time 45 min. On the seventh day, 10 times for 5 with a 2-minute break. Total time 50 min. On the eighth day, 11 times for 5 minutes with a 2-minute break. Total time 55 minutes. From the 9th to the 11th day 12 times for 5 with a 2-minute break. Total time 60 minutes. On the 12th day, 5 times for 6 with a 2-minute break. Total time 30 minutes. On the 13th day, 6 times for 6 with a 2-minute break, 36 minutes. On the 14th day, 6 times, 8 with a 2-minute break, 48 minutes. On the 15th day, 7 times for 8 with a 2-minute break, 56 minutes. On the 16th day, 5 times in 10 with a 2-minute break, 50 minutes On the 17th day, 6 times in 10 with a 2-minute break, 60 minutes From the 18th to the 20th day, 6 times in 10 with a 2-minute break, 60 minutes. After the 20th session, treatment is carried out depending on the patient's clinic. After the 20th session, 3 times a week 3-6 times for 10 minutes with a 2-minute break for 2 weeks. And then 2 times a week in the same mode for 1 week. After 3-4 months, the full course of treatment is repeated again.

Данные по проведению процесса представлены в таблице. The data on the process are presented in the table.

Из данных таблицы и примеров следует, что предлагаемые способ и устройство позволяют обеспечить следующие преимущества:
сделать процесс более гибким и безопасным;
получить газовую смесь лучшего качества и более гибкого состава;
упростить и сделать более технологичным процесс ее получения.From the data of the table and examples it follows that the proposed method and device can provide the following advantages:
make the process more flexible and safe;
get a gas mixture of better quality and more flexible composition;
to simplify and make more technological the process of obtaining it.

Claims

1. A method of producing a gas mixture for intermittent normobaric hypoxia, comprising depleting atmospheric air with oxygen by compressing it in a compressor and passing it through a gas-separating element made in the form of hollow polymer fibers, and then supplying the mixture through a flow meter and a humidifier to a patient, characterized in that the initial air is compressed to 2 10 atm, passed through a fiber having a wall thickness of 8 25 microns and an inner diameter of 10 30 microns, and is additionally filtered before being fed into the flow meter.

2. A device for producing a gas mixture containing a compressor connected in series, a gas separation element made on the basis of hollow polymer fibers, a pipeline with a flow meter, a humidifier and means for connecting to a patient, and a system for regulating mode parameters with means for monitoring the condition of the patient, characterized in that it is provided the filter element installed in front of the flowmeter, while the polymer fibers are made on the basis of poly-4-methylpentene-1, the parameter control system is made automatic, means of monitoring the state in the form of an oxygen sensor in the patient’s body, and means of connecting to the patient - in the form of a mask with valves for breathing.