WO2009113899A1 - Method and device for supplying a gas component during narcosis inhalation - Google Patents

Method and device for supplying a gas component during narcosis inhalation Download PDF

Info

Publication number
WO2009113899A1
WO2009113899A1 PCT/RU2008/000119 RU2008000119W WO2009113899A1 WO 2009113899 A1 WO2009113899 A1 WO 2009113899A1 RU 2008000119 W RU2008000119 W RU 2008000119W WO 2009113899 A1 WO2009113899 A1 WO 2009113899A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas component
gas
supplying
supply
time
Prior art date
Application number
PCT/RU2008/000119
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Игорь Викторович ИСАЕВ
Original Assignee
МОРОЗОВ, Василий Юрьевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by МОРОЗОВ, Василий Юрьевич filed Critical МОРОЗОВ, Василий Юрьевич
Priority to PCT/RU2008/000119 priority Critical patent/WO2009113899A1/en
Publication of WO2009113899A1 publication Critical patent/WO2009113899A1/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/10Preparation of respiratory gases or vapours
    • A61M16/104Preparation of respiratory gases or vapours specially adapted for anaesthetics
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/01Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes specially adapted for anaesthetising
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/10Preparation of respiratory gases or vapours
    • A61M16/12Preparation of respiratory gases or vapours by mixing different gases
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/20Valves specially adapted to medical respiratory devices
    • A61M16/201Controlled valves
    • A61M16/202Controlled valves electrically actuated
    • A61M16/203Proportional
    • A61M16/204Proportional used for inhalation control
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/0003Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure
    • A61M2016/0027Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure pressure meter
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2202/00Special media to be introduced, removed or treated
    • A61M2202/02Gases
    • A61M2202/0208Oxygen
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2202/00Special media to be introduced, removed or treated
    • A61M2202/02Gases
    • A61M2202/0266Nitrogen (N)
    • A61M2202/0283Nitrous oxide (N2O)
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2202/00Special media to be introduced, removed or treated
    • A61M2202/02Gases
    • A61M2202/0291Xenon

Definitions

  • the invention relates to medicine, and more specifically relates to a method for supplying gas components, such as oxygen, nitrous oxide, anesthetics, and apparatus for delivering inhaled anesthesia.
  • gas components such as oxygen, nitrous oxide, anesthetics, and apparatus for delivering inhaled anesthesia.
  • a known method and device for supplying an anesthetic (US patent 5,806,513, MKI A61M 16 / 01.1998) in which effective control is carried out by a computer that provides a signal to the regulating authority for the supply of gas flow.
  • the closest is the known method of supplying gas flows during inhalation anesthesia, in which the regulation and measurement of the flow rate and quantity of the gas component are carried out.
  • the flow rate and quantity of the gas component are controlled by a control valve installed at the inlet of the gas supply line by changing the flow area (RF N ° 2178314 Cl, 2002, MKI A 61 M 16/01, RF patent ⁇ 2 248 225C2, MKI A 61M 16/01, A. I. Trushin, V. M. Yurevich.
  • Inhalation anesthesia apparatus M. Medicine. 1989, p. 17
  • the closest technical solution is apparatus for delivering inhalation anesthesia (A. I. Trushin, V. M. Yurevich. Inhalation anesthesia apparatus. M. Medicine. 1989, p. 17), containing their own supply lines for each gas component of inhalation anesthesia, equipped with own regulating device in the form of a valve, and a measuring device, which is used as a rotameter or a group of rotameters.
  • the lines are connected by exits to the collector for mixing the components necessary for inhalation and the formation of a further gas stream of an averaged composition, which enters the patient.
  • the feed control is carried out by changing, on the assignment, the volumetric speed due to the action of the control valve on the passage area.
  • the task is formed according to the readings of the rotameter.
  • a separate rotameter has a small working range, usually not exceeding ten times. Therefore, there is a need, to ensure acceptable measurement accuracy of flows within the full operational range, to install several rotameters with overlapping ranges (to different measurement limits) in series.
  • the accuracy of the rotameter is measured from the upper limit of measurements. Therefore, with the accuracy class standard for such devices (error ⁇ 4% of the upper measurement limit) for a rotameter with an upper measurement limit of 10 l / min, the error reaches 400 ml / min.
  • the accuracy class standard for such devices error ⁇ 4% of the upper measurement limit
  • the error reaches 400 ml / min.
  • at least two rotameters are installed in the gas line - one in the range from 1 to 10 l / min and the second in the measurement range from 0.2 to 2 l / min.
  • the measurement error can reach 16% (0.4 l / min from 2.5 l / min).
  • the increasingly common tachometric flow meters which allow digital readings, have approximately the same level of error, but additionally have the disadvantage that they are characterized by the so-called “stress tolerance”, i.e. some minimum flow level below which The sensor does not detect it. Beyond this “support” there is an additional “accelerated” section, in which the sensor is unstable. And only at flows exceeding these two sections of the characteristic, does the tachometric sensor begin to function normally.
  • the basis of the invention is the creation of a method and device for supplying a gas component during inhalation anesthesia to the respiratory circuit, which would reduce the dosage error by controlling the time of the component supply at its stabilized volumetric speed (flow rate).
  • the problem is solved in that in the method of supplying the gas component during inhalation anesthesia, in which the gas component is supplied at a volumetric rate, the amount of the gas component supplied per unit time is regulated by a regulating body located in the supply line to ensure the amount set according to the patient’s condition, they stabilize the volumetric velocity at the level of the maximum amount of this component necessary for inhalation anesthesia per unit time, 15 regulation is carried out by a shut-off type walking body, the controlled action of which reduces the gas component supply time with a constant volumetric rate maintained to a calculated value determined by the ratio of the set quantity to the maximum value, and, in order to ensure an even gas component supply, the effect is carried out according to the algorithm, dosing the supply time by pulses equal duration and evenly distributed per unit time, while the total duration of the pulses is equal to the calculated value.
  • a shut-off regulating organ is used and an additional stabilization device is introduced volumetric velocity of the gas component at the maximum value set on the line along the stream, and a timer for generating a signal of controlled impulse exposure according to the algorithm for supplying the gas component with pulses of equal duration and uniformly distributed per unit time, with a step H of at least 0.25 sec., at this timer output is associated with the regulatory authority.
  • the device for stabilizing the volumetric velocity of the gas component at the maximum value would be made in the form of a reducer and throttle calibrated to the maximum value, sequentially installed along the gas stream.
  • each line has a regulating body of a locking type and additionally contains a device for stabilizing the volumetric velocity of the gas component at the maximum value, installed on the line along the flow, and at least one timer for of signals controlled by pulse impact on the algorithm supplying a gas component of the pulses of equal duration and uniformly distributed in a unit time, with increments of at least H 0,25cek., the timer output is connected with the regulator. It is advisable that an electromagnetic valve be used in the apparatus as the regulating body of the shut-off type.
  • the device for stabilizing the volumetric velocity of the gas component at the maximum value would be made in the form of a reducer and an inductor calibrated to the maximum value, sequentially installed along the gas flow.
  • the apparatus may include a pressure meter installed at the inlet of the gas component supply line.
  • FIG. Ia-Ic illustrate the implementation of the method of supplying a gas component according to the invention.
  • FIG. 2a-2c illustrate an embodiment of a method for supplying a gas component according to the invention (continued).
  • Fig. 3 depicts a schematic diagram of a control device according to the invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of an apparatus for delivering inhalation anesthesia, according to the invention.
  • the method of supplying the gas component according to the invention is as follows.
  • the volumetric feed rate of the gas component is calibrated at the value of V max (Fig. Ia), equal to the maximum amount W max of this component, which is necessary for inhalation anesthesia in unit of time, for example a minute.
  • W max represents the area bounded by V max and unit time boundaries.
  • the quantity W 3 of the gas component is set, which must be supplied per unit time based on the patient’s current state, and the value of the time T p for delivering a given quantity W 3 with a constant volume velocity Vmax is calculated.
  • the ratio T p W 3 is used ./V max (graphically, T p is shown in FIG. Ia).
  • the gas component is supplied by acting by the regulating body of the shut-off type according to the algorithm, dosing the supply time with pulses of equal duration and uniformly distributed per unit time, to ensure uniformity in the supply of the gas component.
  • the total pulse duration is equal to the calculated T p .
  • the calculated time value T p is divided by an integer “n” (Fig. 1 b).
  • the conditions for choosing the value of "n” are as follows.
  • the volume of the respiratory circuit of the ventilator including the blower or replacing its fur, a backup bag, the patient’s internal piping and breathing hoses, is approximately 3-4 liters.
  • the number “n” can be reduced. So, when working with the oxygen / xenon mixture along a completely “closed” breathing circuit, in order to save expensive xenon, the entire breathing mixture exhaled by the patient, purified from carbon dioxide, is returned to the breathing circuit, the number is “n” was brought to a value of 0.5 (one trip in two minutes). In this case, fluctuations in the composition of the mixture could not even be detected with optical sensors, and the volume of xenon supplied to the circuit was brought to 0.005 l / min.
  • the number "n” is selected based on the volume of the respiratory mixture in the device and the patient's consumption of a constant composition of the respiratory mixture.
  • the obtained value of T pP; equal to T pn T p / n, corresponds to the duration of the feed pulse of the gas component.
  • Impulses are evenly distributed per unit time minute. With a uniform distribution, the pulses are sampled per unit time, for example, as shown in FIG. Ic.
  • the shut-off element passes the gas component with a fully open passage section.
  • the passage section is completely closed and there is no gas component supply (supply cut-off). Examples of supplying a different amount of W 3 gas component during inhalation anesthesia according to the algorithm according to the invention are shown in FIG. 2a-2c.
  • the calculated time value T p and the pulse duration T pn decrease.
  • the uniform distribution of pulses per unit time in this case takes the form shown in FIG. 2a or in FIG. 2c or in FIG. 2c.
  • a predetermined quantity W 3 of the gas component is supplied in doses of equal volume by the total number of doses n per unit time minute.
  • the quantity q of the gas component supplied at a dose q W 3 / p.
  • the total (volume) amount of the supplied gas component over time T p : W 3 T pn .nV ma ⁇
  • the errors of time regulation are extremely small. Transient errors (inertia of valve closure) remain.
  • the error is the same in absolute value over the entire operational range of the quantities of the supplied gas components.
  • the best embodiment of a device for supplying a gas component is the best embodiment of a device for supplying a gas component.
  • a device for supplying a gas component during inhalation anesthesia contains a shut-off type regulator 1 located in the gas component supply line 2, a timer 3 for generating a signal of controlled pulse action in time, the output of which is connected with the regulator 1, and at the input 4, the value of the set quantity W 3 of the gas component is supplied, the device 5 for stabilizing the space velocity of the gas component at the level of the maximum value V max.
  • the timer 3 contains an algorithm diagram for effecting the regulatory body 1 by dosing the exposure time with pulses of equal duration and uniformly distributed per unit time according to the invention.
  • the stabilization device 5 contains a gear 6 and a throttle 7, sequentially installed along the gas flow in line 2.
  • the throttle 7 is calibrated to the maximum V ma ⁇ .
  • the device operates as follows. Preliminarily, using the reducer 6 and throttle 7, the volumetric feed rate of the gas component in line 2 is calibrated at the level of V maXs equal to the maximum amount W max of this component, which is required during inhalation anesthesia per unit time (minute).
  • timer 3 When the device is running, the timer 3 is set to the value of the amount W 3 of the gas component. Timer 3 calculates the time T p and the pulse duration T pn and sequentially sends signals of duration T pn to the regulator 1 uniformly discretizing them according to the algorithm with step H.
  • the regulator 1 When a signal arrives, the regulator 1 is fully opened and supplies the gas stream with a value of V max for T pn. In the absence of a signal, the regulatory body 1 is completely closed.
  • Timer 3 contains a circuit for generating a signal of controlled pulse action according to the algorithm for supplying a gas component with pulses of equal duration and uniformly distributed in a unit of time with a step H of at least 0.25 sec.
  • the algorithm that is used in the inventive device is widely used in industry.
  • many transformerless voltage converters including chargers for mobile phones, work in rhythm. High voltage is applied to the input of such converters, and a low voltage of several volts is received at the output precisely due to the fact that the input voltage is supplied to the device output by short pulses, the duration of which changes as the output voltage deviates from the set value.
  • Timer is a device that, after a specified time, automatically turns on (off) some devices. It is this function that he performs in the inventive device, since it turns on the device for a predetermined time (turns on the gas supply solenoid valve), and after a predetermined time has passed, turns it off (the gas supply stops). After a certain time (a given cycle time equal to "minute /" n "), the cycle repeats.
  • Such devices are also widely used in industry, including household appliances, in particular, in an electric stove (glass-ceramic work surface with touch control)
  • regulation is carried out precisely by periodically turning on the element in a time cycle of a given duration, while no additional computing devices are used.
  • timer 4 shows one set timer 3. However, if necessary, other timers can be set, for example, separately for each component
  • the device for stabilization of the volumetric velocity of each supply line 2 contains a reducer 6 and a throttle 7 sequentially installed along the gas flow in line 2.
  • the throttle 7 in each line 2 is calibrated to its own maximum value V max m
  • the device may contain a bag receiver at the output 8 (not shown) for additional smoothing of pulsations and averaging of the composition.
  • the apparatus may comprise a pressure sensor 9 mounted on a flow supply line upstream of the gas component supply device for monitoring pressure.
  • the device operates as follows.
  • the volumetric feed rate of each gas component in its own line 2 is calibrated at the level of V max m equal to the maximum quantity W ma ⁇ ⁇ of this component required during inhalation anesthesia per unit time (minute).
  • timer 3 is set to the value of the amount W 3 W of each gas component.
  • Timer 3 calculates the time T p m and the pulse duration T pP w and provides the corresponding signals to the regulator 1 according to the gas component, evenly discretizing them with a step H m .
  • the regulatory body 1 Upon receipt of the signal, the regulatory body 1 is fully open and supplies a gas stream with a value of V max m for T pn m . In the absence of a signal, the regulatory body 1 is completely closed.
  • the flow is always passed through the constricting device at a constant instantaneous speed, and its value is controlled by changing the opening time of the throttle per unit time.
  • the task of stabilizing the flow coefficient is easily solved by stabilizing the differential pressure across the throttle (in the particular case, by stabilizing the pressure only at the inlet, since the pressure at the outlet is almost constant) and, therefore, by stabilizing the Reynolds number.
  • the throttle is calibrated to its own maximum value V ' n max m Adjusting the throttle opening time per unit time does not cause difficulties, since an electromagnetic valve is used as a throttling element.
  • the use of an adjustable opening time of the element dosing the working fluid in a fixed working cycle is widely used in technology and is called “wide-impulse modulation”.
  • the valve stroke is only 0.4 - 0.6 mm
  • the response time of the electric thromagnet is in the range of 0.003 - 0.005 seconds.
  • the present invention can be used in medicine for inhalation anesthesia.

Abstract

The invention relates to medicine. The inventive method involves stabilising the value of a gas volume rate at the level of the largest amount of said component which is required for inhalating narcosis per time unit. The adjustment is carried out by means of a shutoff adjusting unit, the adjusting action of which reduces the gas component supply time at a constant volume velocity which is maintained at the level of the calculated value determined by the relation between the specified quantity and the peak value. In order to uniformly supply the gas component, the action is performed by algorithm dosing the supply time by pulses which have the same length and are uniformly spaced within a time unit. The total length is equal to the calculated value. A device for supplying a gas component during inhalation narcosis and an apparatus for supplying a gas component during narcosis inhalation which are used for carrying out said method are also disclosed.

Description

Способ и устройство подачи газового компонента при ингаляционном наркозе. Method and device for supplying a gas component during inhalation anesthesia.
Область применения.Application area.
Изобретение относится к области медицины, а более точно касается способа подачи газовых компонентов, таких как кислород, закись азота, обезболивающие анестетики, и аппаратов для подачи ингаляционного наркоза.The invention relates to medicine, and more specifically relates to a method for supplying gas components, such as oxygen, nitrous oxide, anesthetics, and apparatus for delivering inhaled anesthesia.
Предшествующий уровень техники.The prior art.
Известен способ автоматической подача газовых компонентов при наркозе пациенту (патент США 6,830,047, МКИ A61 M 16/00, 2004) , при котором с помощью модели рассчитывают величины кон- центраций активных газовых компонентов (анестетиков) в теле пациента, сравнивают их с предыдущими сведениями из банка данных, рассчитывают их разность и по полученной разности регулируют концентрации путем подачи компонента.A known method for the automatic supply of gas components during anesthesia to a patient (US patent 6,830,047, MKI A61 M 16/00, 2004), in which using the model calculate the concentration of active gas components (anesthetics) in the patient’s body, compare them with previous information from data bank, calculate their difference and adjust the concentration by the difference obtained by feeding the component.
Известен способ и устройство для подачи анестетика (патент США 5,806,513, МКИ A61M 16/01,1998) при котором эффективное управление осуществляется компьютером, выдающим сигнал на регулирующий орган подачи газового потока. Наиболее близким является известный способ подачи газовых потоков при ингаляционном наркозе, при котором осуществляют регулирование и измерение расхода и количества газового компонента. Регулирование расхода и количества газового компонента осуществ- ляют регулирующим вентилем, установленным на входе линии подачи газа, за счет изменения проходного сечения (РФ N° 2178314 Cl, 2002, МКИ А 61 M 16/01, патент РФ Ш 2 248 225C2, МКИ А 61M 16/01, А. И. Трушин, В. M. Юревич. Аппараты ингаляционного наркоза. M. Медицина.1989, стр.17). Наиболее близким техническим решением являются аппараты для подачи ингаляционного наркоза (А. И. Трушин, В. M. Юревич. Аппараты ингаляционного наркоза. M. Медицина.1989, стр.17), содержащие собственные линии подачи для каждого газового компонента ингаляционного наркоза, снабженные собственным регули- рующим устройством в виде вентиля, и измерительное устройство, в качестве которого используют ротаметр или группу ротаметров. Линии соединены выходами в коллектор для смешения компонентов, необходимых для ингаляции, и образования далее газового потока ос- редненного состава, который поступает пациенту. Регулирование подачей осуществляют изменением, по заданию, объемной скорости за счет воздействия регулирующим вентилем на площадь проходного сечения. Задание формируют по показаниям ротаметра.A known method and device for supplying an anesthetic (US patent 5,806,513, MKI A61M 16 / 01.1998) in which effective control is carried out by a computer that provides a signal to the regulating authority for the supply of gas flow. The closest is the known method of supplying gas flows during inhalation anesthesia, in which the regulation and measurement of the flow rate and quantity of the gas component are carried out. The flow rate and quantity of the gas component are controlled by a control valve installed at the inlet of the gas supply line by changing the flow area (RF N ° 2178314 Cl, 2002, MKI A 61 M 16/01, RF patent Ш 2 248 225C2, MKI A 61M 16/01, A. I. Trushin, V. M. Yurevich. Inhalation anesthesia apparatus. M. Medicine. 1989, p. 17). The closest technical solution is apparatus for delivering inhalation anesthesia (A. I. Trushin, V. M. Yurevich. Inhalation anesthesia apparatus. M. Medicine. 1989, p. 17), containing their own supply lines for each gas component of inhalation anesthesia, equipped with own regulating device in the form of a valve, and a measuring device, which is used as a rotameter or a group of rotameters. The lines are connected by exits to the collector for mixing the components necessary for inhalation and the formation of a further gas stream of an averaged composition, which enters the patient. The feed control is carried out by changing, on the assignment, the volumetric speed due to the action of the control valve on the passage area. The task is formed according to the readings of the rotameter.
Традиционно дозирование медицинских газов в аппаратах искусст- венной вентиляции легких, наркозных аппаратах осуществляется при помощи ротаметров. Эксплуатационный диапазон потоков газов по каждому каналу (кислород, закись азота, обезболивающий анестетик), используемый в медицинской практике, достигает стократного (от 0,1 л/мин до 10 л/мин), а иногда и превышает его. Проблема достижения точности (снижения погрешности) дозирования связана с тем, что уровень концентрации анестетика в ткани головного мозга должен быть адекватным состоянию пациента в течение всех фаз хирургиче- ского вмешательства. Это требует многократного регулирования подачи гaзoвoгo(ыx) кoмпoнeнтa(oв) при ингаляционном наркозе в широком диапазоне текущих (рабочих) значений в ходе операции.Traditionally, dosing of medical gases in mechanical ventilation apparatuses and anesthesia machines is carried out using rotameters. The operational range of gas flows through each channel (oxygen, nitrous oxide, anesthetic anesthetic) used in medical practice reaches a hundredfold (from 0.1 l / min to 10 l / min), and sometimes exceeds it. The problem of achieving accuracy (reducing the error) of dosing is due to the fact that the level of concentration of anesthetic in the brain tissue must be adequate to the patient's condition during all phases of surgical intervention. This requires multiple regulation of the supply of gas (s) component (s) for inhalation anesthesia in a wide range of current (working) values during the operation.
В то лее время отдельный ротаметр имеет небольшой рабочий диапазон, обычно не превышающий десятикратный. Поэтому возни- кает необходимость, для обеспечения приемлемой точности замера потоков в пределах полного эксплуатационного диапазона, последовательно устанавливать несколько ротаметров с перекрывающими друг друга диапазонами (на разные пределы измерения).At the same time, a separate rotameter has a small working range, usually not exceeding ten times. Therefore, there is a need, to ensure acceptable measurement accuracy of flows within the full operational range, to install several rotameters with overlapping ranges (to different measurement limits) in series.
Погрешность ротаметра, как правило, отсчитывается от верхне- го предела измерений. Следовательно, при стандартном для таких устройств классе точности (погрешность ±4% от верхнего предела измерений) для ротаметра с верхним пределом измерений в 10 л/мин погрешность достигает 400 мл/мин. Обычно в газовой линии устанавливаются, как минимум, два ротаметра - один на диапазон от 1 до 10 л/мин и второй - на диапазон измерений от 0,2 до 2 л/мин. Таким образом, при замере потока, например, в 2,5 л/мин (когда второй ротаметр еще не включился в работу) погрешность измерения может достигать 16% (0,4 л/мин от 2,5 л/мин).The accuracy of the rotameter, as a rule, is measured from the upper limit of measurements. Therefore, with the accuracy class standard for such devices (error ± 4% of the upper measurement limit) for a rotameter with an upper measurement limit of 10 l / min, the error reaches 400 ml / min. Typically, at least two rotameters are installed in the gas line - one in the range from 1 to 10 l / min and the second in the measurement range from 0.2 to 2 l / min. Thus, when measuring the flow, for example, at 2.5 l / min (when the second rotameter has not yet been activated), the measurement error can reach 16% (0.4 l / min from 2.5 l / min).
Получающие все большее распространение тахометрические расходомеры, позволяющие снимать показания в цифровой форме, имеют примерно такой же уровень погрешности, но дополнительно обладают тем недостатком, что им присущ так называемый «пopoг cтpaгивaния», т.е. какой-то минимальный уровень потока, ниже кото- рого датчик его не определяет. За этим «пopoгoм» дополнительно существует «paзгoнный» участок, на котором датчик работает нестабильно. И только при потоках, превышающих эти два участка характеристики, тахометрический датчик начинает нормально функциони- ровать.The increasingly common tachometric flow meters, which allow digital readings, have approximately the same level of error, but additionally have the disadvantage that they are characterized by the so-called “stress tolerance”, i.e. some minimum flow level below which The sensor does not detect it. Beyond this “support” there is an additional “accelerated” section, in which the sensor is unstable. And only at flows exceeding these two sections of the characteristic, does the tachometric sensor begin to function normally.
Не намного лучше обстоят дела и при применении других расходомеров, например, замеряющих перепад давления на сужающем устройстве (дросселе) и преобразующих этот перепад давления в значение потока газа или жидкости. Дело в том, что величина перепада давления зависит не только от расхода рабочего тела (газа), его плотности и площади проходного сечения сужающего устройства, но и от коэффициента расхода этого сужающего устройства «m» (иными словами, протекающий через дроссель поток использует не все его сечение, а только часть - поряд- ка 70%. Это явление называется «пoджaтиe cтpyи»). К сожалению, этот коэффициент расхода даже для одного и того же сужающего устройства (например, дроссельной шайбы) также зависит от величины измеряемого потока и колеблется в пределах от 0,65 до 0,75. Это связано, в первую очередь, с изменением числа Рейнольдса в дроссели- рующем сечении. Таким образом, зависимость коэффициента расхода от потока рабочего тела, т.е. именно от той величины, которую и требуется измерить, вносит дополнительную погрешность порядка 7 %.The situation is not much better with the use of other flowmeters, for example, measuring the pressure drop across a constricting device (orifice) and converting this pressure drop to a gas or liquid flow. The fact is, the magnitude of the pressure drop depends not only on the flow rate of the working fluid (gas), its density and the area of the passage section of the constriction device, but also on the flow coefficient of this constriction device “m” (in other words, not all flows through the throttle its cross-section, but only a part, is of the order of 70%. This phenomenon is called “the suppression of strut”). Unfortunately, this flow coefficient even for the same narrowing device (for example, a throttle washer) also depends on the size of the measured flow and ranges from 0.65 to 0.75. This is primarily due to a change in the Reynolds number in the throttling section. Thus, the dependence of the flow coefficient on the flow of the working fluid, i.e. it is precisely from the value that is required to be measured that an additional error of the order of 7% makes.
При малых количествах подаваемого обезболивающего анестетика, особенно приближаясь к нижнему пределу подачи, абсолютная по- грешность становится по меньшей мере соизмерима с количеством подачи газового компонента, что блокирует по сути процесс регулирования. Раскрытие изобретения.With small amounts of anesthetic anesthetic delivered, especially approaching the lower supply limit, the absolute error becomes at least commensurate with the supply amount of the gas component, which essentially blocks the regulation process. Disclosure of the invention.
В основу изобретения положена задача создания способа и устройства подачи газового компонента при ингаляционном наркозе в дыхательный контур, которые позволяли бы снизить погрешность до- 5 зирования за счет управления временем подачи компонента при его стабилизированной объемной скорости (расходе).The basis of the invention is the creation of a method and device for supplying a gas component during inhalation anesthesia to the respiratory circuit, which would reduce the dosage error by controlling the time of the component supply at its stabilized volumetric speed (flow rate).
Поставленная задача решается тем, что в способе подачи газового компонента при ингаляционном наркозе, при котором газовый компонент подают с объемной скоростью, количество газового ком- ιо понента, подаваемого в единицу времени, регулируют регулирующим органом, расположенным в линии подачи, для обеспечения количества, задаваемого по состоянию пациента, стабилизируют объемную скорость на уровне значения максимального количества этого компонента, необходимого при ингаляционном наркозе в единицу времени, 15 регулирование осуществляют регулирующим органом запорного типа, регулируемое воздействие которого снижает время подачи газового компонента с поддерживаемой постоянной объемной скоростью до расчетного значения, определяемого отношением задаваемого количества к максимальному значению, при этом, для обеспечения равного мерной подачи газового компонента, воздействие осуществляют по алгоритму, дозируя время подачи импульсами равной длительности и равномерно распределенными в единице времени, при этом суммарная длительность импульсов равна расчетному значению.The problem is solved in that in the method of supplying the gas component during inhalation anesthesia, in which the gas component is supplied at a volumetric rate, the amount of the gas component supplied per unit time is regulated by a regulating body located in the supply line to ensure the amount set according to the patient’s condition, they stabilize the volumetric velocity at the level of the maximum amount of this component necessary for inhalation anesthesia per unit time, 15 regulation is carried out by a shut-off type walking body, the controlled action of which reduces the gas component supply time with a constant volumetric rate maintained to a calculated value determined by the ratio of the set quantity to the maximum value, and, in order to ensure an even gas component supply, the effect is carried out according to the algorithm, dosing the supply time by pulses equal duration and evenly distributed per unit time, while the total duration of the pulses is equal to the calculated value.
Поставленная задача решается также тем, что в устройстве для 25 подачи газового компонента при ингаляционном наркозе в дыхательный контур, содержащем регулирующий орган, расположенный в линии подачи газового компонента, использован регулирующий орган запорного типа и дополнительно введены устройство стабилизации объемной скорости газового компонента на уровне максимального значения, установленное на линии по ходу потока, и таймер для формирования сигнала регулируемого импульсного воздействия по алгоритму подачи газового компонента импульсами равной длительности и равномерно распределенными в единице времени, с шагом H не менее 0,25ceк., при этом выход таймера связан с регулирующим органом.The problem is also solved by the fact that in the device for supplying a gas component during inhalation anesthesia to the respiratory circuit containing a regulating organ located in the gas component supply line, a shut-off regulating organ is used and an additional stabilization device is introduced volumetric velocity of the gas component at the maximum value set on the line along the stream, and a timer for generating a signal of controlled impulse exposure according to the algorithm for supplying the gas component with pulses of equal duration and uniformly distributed per unit time, with a step H of at least 0.25 sec., at this timer output is associated with the regulatory authority.
В качестве регулирующего органа запорного типа предпочтительно использовать электромагнитный клапан. Целесообразно, чтобы устройство стабилизации объемной скорости газового компонента на уровне максимального значения было бы выполнено в виде редуктора и дросселя, откалиброванного на максимальное значение, последовательно установленных по ходу газового потока. Поставленная задача решается кроме того тем, что аппарат для подачи ингаляционного наркоза, содержащий собственные линии подачи для каждого газового компонента ингаляционного наркоза, снабженные собственным регулирующим органом, и соединенные выходами для смешения компонентов, в каждой линии имеет регулирую- щий орган запорного типа и дополнительно содержит устройство стабилизации объемной скорости газового компонента на уровне максимального значения, установленное на линии по ходу потока, и, по меньше мере, один таймер для формирования сигналов регулируемого импульсного воздействия по по алгоритму подачи газового компонен- та импульсами равной длительности и равномерно распределенными в единице времени, с шагом H не менее 0,25ceк., при этом выход таймера связан с регулирующим органом. Целесообразно, чтобы в аппарате в качестве регулирующего органа запорного типа был бы использован электромагнитный клапан.It is preferable to use a solenoid valve as the regulator of the shut-off type. It is advisable that the device for stabilizing the volumetric velocity of the gas component at the maximum value would be made in the form of a reducer and throttle calibrated to the maximum value, sequentially installed along the gas stream. The problem is solved in addition to the fact that the apparatus for delivering inhalation anesthesia, containing its own supply lines for each gas component of inhalation anesthesia, equipped with its own regulatory body, and connected to the outputs for mixing the components, each line has a regulating body of a locking type and additionally contains a device for stabilizing the volumetric velocity of the gas component at the maximum value, installed on the line along the flow, and at least one timer for of signals controlled by pulse impact on the algorithm supplying a gas component of the pulses of equal duration and uniformly distributed in a unit time, with increments of at least H 0,25cek., the timer output is connected with the regulator. It is advisable that an electromagnetic valve be used in the apparatus as the regulating body of the shut-off type.
Целесообразно также, чтобы в аппарате устройство стабилизации объемной скорости газового компонента на уровне максимального значения было бы выполнено в виде редуктора и дросселя, откалиб- рованного на максимальное значение, последовательно установленных по ходу газового потока.It is also advisable that in the apparatus, the device for stabilizing the volumetric velocity of the gas component at the maximum value would be made in the form of a reducer and an inductor calibrated to the maximum value, sequentially installed along the gas flow.
Аппарат может содержать измеритель давления, установленный на входе линии подачи газового компонента.The apparatus may include a pressure meter installed at the inlet of the gas component supply line.
Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.
В дальнейшем изобретение поясняется описанием примеров его выполнения и чертежами, на которых: фиг. Ia -Ic иллюстрируют осуществление способа подачи газового компонента, согласно изобретению.The invention is further explained in the description of examples of its implementation and the drawings, in which: FIG. Ia-Ic illustrate the implementation of the method of supplying a gas component according to the invention.
Фиг.2a-2c иллюстрируют осуществление способа подачи газового компонента, согласно изобретению, (продолжение). Фиг.З изображает принципиальную схему устройства регулирования, согласно изобретению.2a-2c illustrate an embodiment of a method for supplying a gas component according to the invention (continued). Fig. 3 depicts a schematic diagram of a control device according to the invention.
Фиг.4 - принципиальную схему аппарата для подачи ингаляционного наркоза, согласно изобретению.4 is a schematic diagram of an apparatus for delivering inhalation anesthesia, according to the invention.
Способ подачи газового компонента, согласно изобретению, осуществляют следующим образом. Объемную скорость подачи газового компонента тарируют на уровне значения Vmax (фиг. Ia), равного максимальному количеству W max этого компонента, необходимого при ингаляционном наркозе в единицу времени, например минуту. Графически W max представляет собой площадь, ограниченную Vmax и границами единицы времени.The method of supplying the gas component according to the invention is as follows. The volumetric feed rate of the gas component is calibrated at the value of V max (Fig. Ia), equal to the maximum amount W max of this component, which is necessary for inhalation anesthesia in unit of time, for example a minute. Graphically, W max represents the area bounded by V max and unit time boundaries.
При ингаляционном наркозе задают количество W3 газового компонента, которое необходимо подавать в единицу времени исходя из те- кущего состояния пациента, и рассчитывают значение времени Tp подачи заданного количества W3 с постоянной объемной скоростью Vmах- Для расчета используют отношение Tp= W3./Vmax (графически Tp показано на фиг. Ia).In case of inhalation anesthesia, the quantity W 3 of the gas component is set, which must be supplied per unit time based on the patient’s current state, and the value of the time T p for delivering a given quantity W 3 with a constant volume velocity Vmax is calculated. For the calculation, the ratio T p = W 3 is used ./V max (graphically, T p is shown in FIG. Ia).
Газовый компонент подают, воздействуя регулирующим органом запорного типа по алгоритму, дозируя время подачи импульсами равной длительности и равномерно распределенными в единице времени, для обеспечения равномерности подачи газового компонента. При этом суммарная длительность импульсов равна расчетному Tp.The gas component is supplied by acting by the regulating body of the shut-off type according to the algorithm, dosing the supply time with pulses of equal duration and uniformly distributed per unit time, to ensure uniformity in the supply of the gas component. In this case, the total pulse duration is equal to the calculated T p .
Для обеспечения равной длительности импульсов рассчитан- ное значение времени Tp делят на целое число «n» (фиг. 1 b). Условия выбора значения «n» следующие.To ensure equal pulse duration, the calculated time value T p is divided by an integer “n” (Fig. 1 b). The conditions for choosing the value of "n" are as follows.
Объем дыхательного контура аппарата ИВЛ, включающий воздуходувку или заменяющий ее мех, резервный мешок, внутренние трубопроводы аппарата и дыхательные шланги пациента, составляет примерно 3 - 4 л. При среднем объеме вдоха (для взрослого пациента) в 0,5 - 0,6 л и средней частоте дыхания в 12 - 14 дыханий/минуту, время полной замены дыхательной смеси в контуре (при работе по «oткpытoмy кoнтypy», т.е. когда вся использованная пациентом смесь сбрасывается в атмосферу), составляет примерно 30 - 40 сек. Следо- вательно, для того, чтобы пациенту подавалась дыхательная смесь постоянного состава, число «n» (количество циклов подачи газа в минуту) должно быть не менее 2 (Зл=0,5 12/ п). Понятно, что чем больше число «n», тем более стабилен полученный состав смеси в дыхательном контуре. Однако, поскольку дыхательная смесь в дыхательном контуре интенсивно перемешивается, то значительно повышать число циклов (числа срабатываний устрой- ства) в минуту нецелесообразно, т.к. это приведет к сокращению ресурса работы устройства.The volume of the respiratory circuit of the ventilator, including the blower or replacing its fur, a backup bag, the patient’s internal piping and breathing hoses, is approximately 3-4 liters. With an average inspiratory volume (for an adult patient) of 0.5 - 0.6 L and an average respiratory rate of 12 - 14 breaths / minute, the time of complete replacement of the respiratory mixture in the circuit (when working with “open contact”, i.e. when all the mixture used by the patient is discharged into the atmosphere), it is approximately 30 to 40 seconds. Therefore, in order for the patient to be given a respiratory mixture of constant composition, the number “n” (the number of gas supply cycles per minute) must be at least 2 (Ev = 0.5 12 / p). It is clear that the larger the number "n", the more stable the resulting mixture composition in the respiratory circuit. However, since the respiratory mixture in the respiratory circuit is intensively mixed, it is not practical to significantly increase the number of cycles (the number of device operations) per minute, because This will lead to a reduction in the life of the device.
Контрольные замеры состава смеси в контуре показали, что даже при работе по «oткpытoмy кoнтypy» хорошее перемешивание смеси в нем происходит уже при значении «n», равном 8 - 9 (т.е. при 8 - 9 циклах в минуту). Повышение числа циклов в минуту (числа «n») до 12 привело к полной стабилизации состава смеси во всем возможном диапазоне объемов вдоха.Control measurements of the composition of the mixture in the circuit showed that even when working with “open contact”, good mixing of the mixture in it occurs even at a “n” value of 8–9 (ie, at 8–9 cycles per minute). An increase in the number of cycles per minute (the number “n”) to 12 led to the complete stabilization of the composition of the mixture in the entire possible range of inspiratory volumes.
По мере перехода к получающей все большее распространение низкопоточной анестезии, когда часть выдохнутой пациентом дыха- тельной смеси очищается от углекислого газа и возвращается в дыхательный контур, число «n» можно сокращать. Так, при работе с ки- слородо/ксеноновой смесью по полностью «зaкpытoмy» дыхательному контуру, при котором, с целью экономии дорогостоящего ксенона, вся выдохнутая пациентом дыхательная смесь, очищенная от утлеки- слого газа, возвращается в дыхательный контур, число «n» было доведено до значения в 0,5 (одно срабатывание в две минуты). При этом колебаний состава смеси не удалось зафиксировать даже оптическими датчиками, а объем подаваемого в контур ксенона был доведен до 0,005 л/мин. Таким образом, число «n» подбирается, исходя из объема дыхательной смеси в аппарате и потребления пациентом дыхательной смеси постоянного состава. Полученное значение TpП; равное Tpn =Tp/n, соответствует продолжительности импульса подачи газового компонента. Импульсы равномерно распределяют в единице времени минуте. При равномерном распределении импульсы дискретизируют в единице времени, например, так, как это показано, на фиг. Ic.As the transition to increasingly low-flow anesthesia occurs, when part of the patient’s breathing mixture is cleared of carbon dioxide and returned to the respiratory circuit, the number “n” can be reduced. So, when working with the oxygen / xenon mixture along a completely “closed” breathing circuit, in order to save expensive xenon, the entire breathing mixture exhaled by the patient, purified from carbon dioxide, is returned to the breathing circuit, the number is “n” was brought to a value of 0.5 (one trip in two minutes). In this case, fluctuations in the composition of the mixture could not even be detected with optical sensors, and the volume of xenon supplied to the circuit was brought to 0.005 l / min. Thus, the number "n" is selected based on the volume of the respiratory mixture in the device and the patient's consumption of a constant composition of the respiratory mixture. The obtained value of T pP; equal to T pn = T p / n, corresponds to the duration of the feed pulse of the gas component. Impulses are evenly distributed per unit time minute. With a uniform distribution, the pulses are sampled per unit time, for example, as shown in FIG. Ic.
Во время импульса запорный орган пропускает газовый компонент при полностью открытом проходном сечении. При отсутствии импульса проходное сечение полностью закрыто и подачи газового компонента нет (отсечение подачи). Примеры подачи различного количества W3 газового компонента при ингаляционном наркозе по алгоритму, согласно изобретению, показаны на фиг. 2a-2c.During the pulse, the shut-off element passes the gas component with a fully open passage section. In the absence of an impulse, the passage section is completely closed and there is no gas component supply (supply cut-off). Examples of supplying a different amount of W 3 gas component during inhalation anesthesia according to the algorithm according to the invention are shown in FIG. 2a-2c.
Если уменьшается заданное количество W3, то уменьшается расчетное значение времени Tp и продолжительность импульса Tpn. Равномерное распределение импульсов в единице времени в этом случае принимает вид, показанный на фиг. 2а или на фиг.2в или на фиг.2c.If the predetermined amount W 3 decreases, then the calculated time value T p and the pulse duration T pn decrease. The uniform distribution of pulses per unit time in this case takes the form shown in FIG. 2a or in FIG. 2c or in FIG. 2c.
Таким образом, подача заданного количества W3 газового компонента осуществляется дозами равного объема общим количеством доз п в единицу времени минуту. Количество q газового компонента, поданного в дозе q= W3 / п. Общее (объемное) количество поданного газового компонента за время Tp : W3 = T pn.nVmaχThus, a predetermined quantity W 3 of the gas component is supplied in doses of equal volume by the total number of doses n per unit time minute. The quantity q of the gas component supplied at a dose q = W 3 / p. The total (volume) amount of the supplied gas component over time T p : W 3 = T pn .nV ma χ
Погрешность подачи газового компонента определяется погрешностью (Tpn.n Vщах)1 , а при Vmax=const и п =const определяется погреш- ностью регулирования времени и погрешностью переходного процесса, когда имеет место инерционность закрытия клапана. Как общеизвестно, погрешности регулирования времени крайне малы. Остаются погрешности переходного процесса (инерционность закрытия клапана).The error of the gas component supply is determined by the error (T pn .n Vsc ax ) 1 , and at V max = const and n = const it is determined by the time control error and the error of the transient process when the inertia of the valve closure takes place. As is well known, the errors of time regulation are extremely small. Transient errors (inertia of valve closure) remain.
Погрешность одинакова по абсолютной величине на всем эксплуатационном диапазоне значений количеств подаваемых газовых ком- понентов.The error is the same in absolute value over the entire operational range of the quantities of the supplied gas components.
Лучший вариант осуществления устройства для подачи газового компонента.The best embodiment of a device for supplying a gas component.
Устройство для подачи газового компонента при ингаляционном наркозе (фиг.З) содержит регулирующий орган 1 запорного типа, расположенный в линии 2 подачи газового компонента, таймер 3 для формирования сигнала регулируемого импульсного воздействия по времени, выход которого связан с регулирующим органом 1, а на вход 4 поступает значение задаваемого количества W3 газового компонен- та, устройство 5 стабилизации объемной скорости газового компонента на уровне максимального значения Vmax. A device for supplying a gas component during inhalation anesthesia (Fig. 3) contains a shut-off type regulator 1 located in the gas component supply line 2, a timer 3 for generating a signal of controlled pulse action in time, the output of which is connected with the regulator 1, and at the input 4, the value of the set quantity W 3 of the gas component is supplied, the device 5 for stabilizing the space velocity of the gas component at the level of the maximum value V max.
Таймер 3 содержит схему алгоритма для осуществления воздействия на регулирующий орган 1 дозируя время воздействия импульсами равной длительности и равномерно распределенными в единице вре- мени, согласно изобретению.The timer 3 contains an algorithm diagram for effecting the regulatory body 1 by dosing the exposure time with pulses of equal duration and uniformly distributed per unit time according to the invention.
В качестве регулирующего органа 1 используют электромагнитный клапан.As the regulatory body 1 use an electromagnetic valve.
Устройство 5 стабилизации содержит редуктор 6 и дроссель 7, последовательно установленные по ходу газового потока в линии 2. Дроссель 7 откалиброван на максимальное Vmaχ. Устройство работает следующим образом. Предварительно с помощью редуктора 6 и дросселя 7 тарируют объемную скорость подачи газового компонента в линии 2 на уровне значения VmaXs равного максимальному количеству W max этого компонента, необхо- димого при ингаляционном наркозе в единицу времени (минуту).The stabilization device 5 contains a gear 6 and a throttle 7, sequentially installed along the gas flow in line 2. The throttle 7 is calibrated to the maximum V ma χ . The device operates as follows. Preliminarily, using the reducer 6 and throttle 7, the volumetric feed rate of the gas component in line 2 is calibrated at the level of V maXs equal to the maximum amount W max of this component, which is required during inhalation anesthesia per unit time (minute).
При работе устройства таймеру 3 задают значение количества W3 газового компонента. Таймер 3 рассчитывает время Tp и продолжительность импульса Tpn и последовательно подает сигналы длительностью Tpn на регулирующий орган 1 равномерно дискретизируя их по алгоритму с шагом H.When the device is running, the timer 3 is set to the value of the amount W 3 of the gas component. Timer 3 calculates the time T p and the pulse duration T pn and sequentially sends signals of duration T pn to the regulator 1 uniformly discretizing them according to the algorithm with step H.
При поступлении сигнала регулирующий орган 1 полностью открывается и подает газовый поток значением Vmax в течение Tpn . При отсутствии сигнала регулирующий орган 1 полностью закрыт.When a signal arrives, the regulator 1 is fully opened and supplies the gas stream with a value of V max for T pn. In the absence of a signal, the regulatory body 1 is completely closed.
Аппарат для подачи ингаляционного наркоза (фиг.4) содержит регулирующие органы 1 запорного типа, расположенные в собственных линиях 2 подачи каждого газового компонента, соединенные выходами 8 для смешения компонентов, таймер 3 для формирования сигналов регулируемого импульсного воздействия по времени на регулирующий орган 1 каждого газового компонента На вход таймера 3 поступают значения задаваемого количества W3 m каждого газового компонента (m =1,2 и т.д.). Выходы таймера 3 связаны с регулирующими органами 1 соответственно компоненту.The apparatus for supplying inhalation anesthesia (Fig. 4) contains shutoff type regulating organs 1 located in their own supply lines 2 for each gas component, connected by outputs 8 for mixing the components, a timer 3 for generating time-controlled pulsed signals on the regulating organ 1 of each gas component At the input of timer 3, the values of the set quantity W 3 m of each gas component (m = 1.2, etc.) are received. The outputs of the timer 3 are connected with the regulatory bodies 1, respectively, of the component.
Таймер 3 содержит схему для формирования сигнала регулируемого импульсного воздействия по алгоритму подачи газового компонента импульсами равной длительности и равномерно распределенными в единице времени с шагом H не менее 0,25 сек.Timer 3 contains a circuit for generating a signal of controlled pulse action according to the algorithm for supplying a gas component with pulses of equal duration and uniformly distributed in a unit of time with a step H of at least 0.25 sec.
Алгоритм, который используется в заявляемом устройстве, широко используется в промышленности. В частности, по этому алго- ритму работают, например, многие бестрансформаторные преобразователи напряжения, в том числе зарядные устройства для мобильных телефонов. На вход таких преобразователей подается высокое напряжение, а на выходе получают низкое напряжение в несколько вольт именно за счет того, что входное напряжение подается на выход устройства короткими импульсами, длительность которых изменяется по мере отклонения выходного напряжения от заданного.The algorithm that is used in the inventive device is widely used in industry. In particular, on this basis For example, many transformerless voltage converters, including chargers for mobile phones, work in rhythm. High voltage is applied to the input of such converters, and a low voltage of several volts is received at the output precisely due to the fact that the input voltage is supplied to the device output by short pulses, the duration of which changes as the output voltage deviates from the set value.
«Taймep» - это прибор, который по истечении заданного времени автоматически включает (выключает) некоторые устройства. Именно эту функцию он и выполняет в заявляемом устройстве, поскольку включает устройство на заданное время (включает электромагнитный клапан подачи газа), а по истечении заданного времени выключает его, (при этом подача газа прекращается). По истечении определенного времени (заданного времени цикла, равного «минyтa / «n»), цикл повторяется.“Timer” is a device that, after a specified time, automatically turns on (off) some devices. It is this function that he performs in the inventive device, since it turns on the device for a predetermined time (turns on the gas supply solenoid valve), and after a predetermined time has passed, turns it off (the gas supply stops). After a certain time (a given cycle time equal to "minute /" n "), the cycle repeats.
Такие устройства также широко применяются в промышленности, в том числе в бытовой технике, в частности, в электроплите (стеклоке- рамической рабочей поверхности с сенсорным управлением)Such devices are also widely used in industry, including household appliances, in particular, in an electric stove (glass-ceramic work surface with touch control)
В таких устройства, регулирование осуществляется именно путем периодического включения элемента во временном цикле заданной длительности, при этом никаких дополнительных вычислительных устройств не используется.In such devices, regulation is carried out precisely by periodically turning on the element in a time cycle of a given duration, while no additional computing devices are used.
На фиг.4 показан один установленный таймер 3. Однако, если это будет необходимо, могут быть установлены другие таймеры, напри- мер, отдельно для каждого компонента4 shows one set timer 3. However, if necessary, other timers can be set, for example, separately for each component
В качестве регулирующего органа 1 используют электромагнитный клапан. Устройство стабилизации объемной скорости каждой лини 2 подачи содержит редуктор 6 и дроссель 7, последовательно установленные по ходу газового потока в линии 2. Дроссель 7 в каждой линии 2 откалиброван на собственное максимальное значение Vmax m Аппарат может содержать на выходе 8 мешок-рессивер (на чертеже не показан) для дополнительного сглаживания пульсаций и осреднения состава.As the regulatory body 1 use an electromagnetic valve. The device for stabilization of the volumetric velocity of each supply line 2 contains a reducer 6 and a throttle 7 sequentially installed along the gas flow in line 2. The throttle 7 in each line 2 is calibrated to its own maximum value V max m The device may contain a bag receiver at the output 8 ( not shown) for additional smoothing of pulsations and averaging of the composition.
Аппарат может содержать содержит датчик 9 давления, установленный на линии подачи потока до устройства подачи газового ком- понента для контроля давления.The apparatus may comprise a pressure sensor 9 mounted on a flow supply line upstream of the gas component supply device for monitoring pressure.
На фиг.4 показана принципиальная схема аппарата для ингаляционного наркоза, содержащего собственные линии подачи трех газовых компонентов: кислорода O2 (m=l), закиси азота NОг (m=2) и ксенона Xe (m=3). Аппарат работает следующим образом.Figure 4 shows a schematic diagram of an apparatus for inhalation anesthesia containing its own supply lines of three gas components: oxygen O 2 (m = l), nitrous oxide NОг (m = 2) and xenon Xe (m = 3). The device operates as follows.
Предварительно с помощью редуктора 6 и дросселя 7 тарируют объемную скорость подачи каждого газового компонента в собственной линии 2 на уровне значения Vmax m , равного максимальному количеству WmaχШ этого компонента, необходимого при ингаляционном наркозе в единицу времени (минуту).Preliminarily, using the reducer 6 and throttle 7, the volumetric feed rate of each gas component in its own line 2 is calibrated at the level of V max m equal to the maximum quantity W ma χ Ш of this component required during inhalation anesthesia per unit time (minute).
При работе таймеру 3 задают значение количества W3 Ш каждого газового компонента. Таймер 3 рассчитывает время T p m и продолжительность импульса T ш и подает соответствующие сигналы на регулирующий орган 1 соответственно газовому компоненту, равномер- но дискретизируя их с шагом Hm.In operation, timer 3 is set to the value of the amount W 3 W of each gas component. Timer 3 calculates the time T p m and the pulse duration T pP w and provides the corresponding signals to the regulator 1 according to the gas component, evenly discretizing them with a step H m .
При поступлении сигнала регулирующий орган 1 полностью открывается и подает газовый поток значением Vmax m в течение T pn m . При отсутствии сигнала регулирующий орган 1 полностью закрыт. В заявляемом изобретении через сужающее устройство всегда пропускают поток с постоянной мгновенной скоростью, а регулируют его значение за счет изменения времени открытия дросселя в единицу времени. Задача стабилизации коэффициента расхода легко решается за счет стабилизации перепада давления на дросселе (в частном случае за счет стабилизации давления только на входе, поскольку давление на выходе практически постоянно) и, следовательно, за счет стабилизации числа Рейнольдса. Дроссель откалиброван на собственное максимальное значение V ' n тах m Регулирование времени открытия дросселя в единицу времени - трудностей не вызывает, поскольку в качестве дросселирующего элемента используется электромагнитный клапан. Использование регулируемого времени открытия дозирующего рабочее тело элемента в фиксированном рабочем цикле широко используется в технике и на- зывается «шиpoтнo-импyльcнaя мoдyляция».Upon receipt of the signal, the regulatory body 1 is fully open and supplies a gas stream with a value of V max m for T pn m . In the absence of a signal, the regulatory body 1 is completely closed. In the claimed invention, the flow is always passed through the constricting device at a constant instantaneous speed, and its value is controlled by changing the opening time of the throttle per unit time. The task of stabilizing the flow coefficient is easily solved by stabilizing the differential pressure across the throttle (in the particular case, by stabilizing the pressure only at the inlet, since the pressure at the outlet is almost constant) and, therefore, by stabilizing the Reynolds number. The throttle is calibrated to its own maximum value V ' n max m Adjusting the throttle opening time per unit time does not cause difficulties, since an electromagnetic valve is used as a throttling element. The use of an adjustable opening time of the element dosing the working fluid in a fixed working cycle is widely used in technology and is called “wide-impulse modulation”.
Таким образом, изменен характер регулирования - регулирование по показаниям измерительных приборов, основанное на измерении перепада давления на дросселе, заменено на расчетное регулирование по времени с тарированным перепадом давления на дросселе. Для организации потока газа на уровне 10 л/мин вполне достаточно иметь клапан с диаметром сопла в 1,5 - 2,5 мм при перепаде давления на нем порядка 0, 03 - 0, 05 кГ/см2, т.е. при таких значениях перепадов давлений, при которых термодинамическими характеристиками рабочего тела можно пренебречь. Поскольку максимальный ход заслонки, обеспечивающий полное открытие проходного сечения пары «coплo/зacлoнкa» от положения «зaкpытo» до положения «пoл- ностью открыто)), равен 1A диаметра сопла, то рабочий ход клапана равен всего 0,4 - 0,6 мм. При таком ходе время срабатывания элек- тромагнита находится в пределах 0,003 - 0,005 сек. Таким образом, даже при минимальном заданном интервале времени, при котором клапан находится в открытом положении, равном 0,25 сек, погрешность, вносимая процессом открытия заслонки, не превышает 2% (0,005 сек от 0,25 сек), причем это погрешность не от верхнего, а от текущего, самого минимального, значения. Максимальная же накопленная погрешность от верхнего значения при, например, двенадцати циклах в минyтy(т.e. при n=12), составит (0,005 х 12 = 0,06) сек, или 0,1% от верхнего предела измерений (на котором суммарная продол- жительность открытого состояния клапана близка к 60 сек).Thus, the nature of regulation has been changed - regulation according to the readings of measuring instruments, based on measuring the differential pressure across the throttle, has been replaced by a calculated timing control with a calibrated differential pressure across the throttle. To organize a gas flow at a level of 10 l / min, it is quite enough to have a valve with a nozzle diameter of 1.5 - 2.5 mm with a pressure drop of about 0.03 - 0.05 kG / cm 2 , i.e. at such pressure drops, at which the thermodynamic characteristics of the working fluid can be neglected. Since the maximum stroke of the damper, which ensures full opening of the passage section of the nozzle / damper pair from the “closed” position to the “fully open” position)), is equal to 1 A of the nozzle diameter, the valve stroke is only 0.4 - 0.6 mm With this move, the response time of the electric thromagnet is in the range of 0.003 - 0.005 seconds. Thus, even with the minimum specified time interval during which the valve is in the open position equal to 0.25 sec, the error introduced by the process of opening the damper does not exceed 2% (0.005 sec from 0.25 sec), and this error is not from upper, and from the current, the minimum, value. The maximum accumulated error from the upper value at, for example, twelve cycles per minute (i.e., at n = 12), will be (0.005 x 12 = 0.06) s, or 0.1% of the upper measurement limit (at which the total duration of the open state of the valve is close to 60 seconds).
Промышленная применимость.Industrial applicability.
Предлагаемое изобретение может быть использовано в медицине для ингаляционного наркоза. The present invention can be used in medicine for inhalation anesthesia.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ. CLAIM.
1. Способ подачи газового компонента при ингаляционном наркозе, при котором газовый компонент подают с объемной скоростью, коли- 5 чество газового компонента, подаваемого в единицу времени, регулируют регулирующим органом, расположенным в линии подачи, для обеспечения количества, задаваемого по состоянию пациента, ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ тем, что стабилизируют объемную скорость на уровне значения максимального количества этого компонента, необходимого ю при ингаляционном наркозе в единицу времени, регулирование осуществляют регулирующим органом запорного типа, регулируемое воздействие которого снижает время подачи газового компонента с поддерживаемой постоянной объемной скоростью до расчетного значения, определяемого отношением задаваемого количества к макси-1. The method of supplying the gas component during inhalation anesthesia, in which the gas component is supplied at a volumetric rate, the amount of the gas component supplied per unit time is regulated by a regulator located in the supply line to ensure the quantity specified by the patient’s condition, DIFFERENT by the fact that they stabilize the volumetric velocity at the level of the maximum amount of this component necessary for inhalation anesthesia per unit time, regulation is carried out by the regulatory body shut-off type, the controlled action of which reduces the time of supply of the gas component with a supported constant volume velocity to a calculated value determined by the ratio of the set quantity to the max
15 мальному значению, при этом, для обеспечения равномерной подачи газового компонента, воздействие осуществляют по алгоритму, дозируя время подачи импульсами равной длительности и равномерно распределенными в единице времени, при этом суммарная длительность импульсов равна расчетному значению.15 to the minimum value, in this case, to ensure uniform supply of the gas component, the effect is carried out according to the algorithm, dosing the supply time with pulses of equal duration and uniformly distributed per unit time, while the total pulse duration is equal to the calculated value.
20 2. Устройство для подачи газового компонента при ингаляционном наркозе в дыхательный контур, содержащее регулирующий орган, расположенный в линии подачи газового компонента, ОТЛИЧАЮЩЕЕСЯ тем, что в нем использован регулирующий орган (1) запорного типа и дополнительно введены устройство (5) стабилизации объ-20 2. A device for supplying a gas component during inhalation anesthesia to the respiratory circuit, containing a regulator located in the gas component supply line, DISTINCTIVE in that it uses a shut-off regulator (1) and an additional device (5) for stabilizing
25 емной скорости газового компонента на уровне максимального значения, установленное на линии по ходу потока, и таймер (3) для формирования сигнала регулируемого импульсного воздействия по алгоритму подачи газового компонента импульсами равной длительности и равномерно распределенными в единице времени, с шагом H не менее 0,25 сек., при этом выход таймера (3) связан с регулирующим органом (1).25 gas velocity of the gas component at the maximum value, set on the line along the stream, and a timer (3) for generating a signal of controlled impulse exposure according to the algorithm for supplying the gas component with pulses of equal duration and evenly distributed in a unit of time, with a step H of at least 0.25 sec., while the output of the timer (3) is connected with the regulatory body (1).
3. Устройство по п.2 ОТЛИЧАЮГЦЕЕСЯ тем, что в качестве регули- 5 рующего органа (1) запорного типа используют электромагнитный клапан.3. The device according to claim 2, DIFFERENT in that an electromagnetic valve is used as the regulating body 5 of the shut-off type (1).
4. Устройство по п.2 ОТЛИЧАЮЩЕЕСЯ тем, что устройство (5) стабилизации объемной скорости газового компонента на уровне максимального значения выполнено в виде редуктора (6) и дpocceля(7), ю откалиброванного на максимальное значение, последовательно установленных по ходу газового потока.4. The device according to claim 2, characterized in that the device (5) for stabilizing the volumetric velocity of the gas component at the maximum value level is made in the form of a reducer (6) and a throttle valve (7) calibrated to the maximum value, sequentially installed along the gas flow.
5. Аппарат для подачи ингаляционного наркоза, содержащий собственные линии подачи для каждого газового компонента ингаляционного наркоза, снабженные собственным регулирующим органом, и5. An apparatus for delivering inhalation anesthesia, containing its own supply lines for each gas component of inhalation anesthesia, equipped with its own regulatory authority, and
15 соединенные выходами для смешения компонентов, ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ тем, что каждая линия (2) имеет регулирующий орган (1) запорного типа и дополнительно содержит устройство стабилизации объемной скорости газового компонента на уровне максимального значения, установленное на линии по ходу потока, и, по меньше мере,15 connected by outputs for mixing components, DIFFERENT in that each line (2) has a shut-off type regulating body (1) and further comprises a device for stabilizing the volumetric velocity of the gas component at the maximum value, installed on the line along the flow, and at least ,
20 один таймер (3) для формирования сигналов регулируемого импульсного воздействия по алгоритму подачи газового компонента импульсами равной длительности и равномерно распределенными в единице времени, с шагом H не менее 0,25ceк., при этом выход таймера (3) связан с регулирующим органом (1).20 one timer (3) for generating controlled impulse signals according to the algorithm for supplying a gas component with pulses of equal duration and uniformly distributed per unit time, with a step H of at least 0.25 sec., While the output of the timer (3) is connected with the regulatory body (1 )
25 6. Аппарат по п.5 ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ тем, что в аппарате в качестве регулирующего органа (1) запорного типа используют электромагнитный клапан. 25 6. The apparatus according to claim 5, characterized in that in the apparatus, as the regulating body (1) of the shut-off type, an electromagnetic valve is used.
7. Аппарат по п.5 ОТЛИЧАЮПЩИСЯ тем, что устройство стабилизации объемной скорости газового компонента на уровне максимального значения выполнено в виде редуктора (6) и дросселя (7), отка- либрованного на максимальное значение, последовательно установ- ленных по ходу газового потока.7. The apparatus according to claim 5, characterized in that the device for stabilizing the volumetric velocity of the gas component at the maximum value level is made in the form of a reducer (6) and a throttle (7) calibrated to the maximum value, sequentially installed along the gas flow.
8. Аппарат по п.5 ОТЛИЧАЮПЩИСЯ тем, что содержит измеритель давления (9), установленный на входе линии (T) подачи газового компонента. 8. The apparatus according to claim 5, DIFFERENT in that it comprises a pressure meter (9) installed at the inlet of the gas component supply line (T).
PCT/RU2008/000119 2008-02-29 2008-02-29 Method and device for supplying a gas component during narcosis inhalation WO2009113899A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2008/000119 WO2009113899A1 (en) 2008-02-29 2008-02-29 Method and device for supplying a gas component during narcosis inhalation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2008/000119 WO2009113899A1 (en) 2008-02-29 2008-02-29 Method and device for supplying a gas component during narcosis inhalation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009113899A1 true WO2009113899A1 (en) 2009-09-17

Family

ID=41065437

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2008/000119 WO2009113899A1 (en) 2008-02-29 2008-02-29 Method and device for supplying a gas component during narcosis inhalation

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2009113899A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011134545A1 (en) * 2010-04-29 2011-11-03 Maquet Vertrieb Und Service Deutschland Gmbh Method and device for supplying at least one medical gas to a patient receiving artificial respiration with the aid of a respirator
CN114931687A (en) * 2022-05-19 2022-08-23 四川大学华西医院 Concentration adjustable anesthesia device for anesthesia department

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07299144A (en) * 1994-04-28 1995-11-14 Yuichi Ishibe Method and apparatus for supplying nitrogen monoxide to respirator
RU2178314C1 (en) * 2000-05-06 2002-01-20 Открытое акционерное общество "Уральский приборостроительный завод" Apparatus for producing liquid-vapor "carrier gas-anesthetic" mixture
RU51340U1 (en) * 2005-10-27 2006-02-10 Григорий Лукич Бутаков PORTABLE UNIT FOR INHALATION ANNESTICIAN

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07299144A (en) * 1994-04-28 1995-11-14 Yuichi Ishibe Method and apparatus for supplying nitrogen monoxide to respirator
RU2178314C1 (en) * 2000-05-06 2002-01-20 Открытое акционерное общество "Уральский приборостроительный завод" Apparatus for producing liquid-vapor "carrier gas-anesthetic" mixture
RU51340U1 (en) * 2005-10-27 2006-02-10 Григорий Лукич Бутаков PORTABLE UNIT FOR INHALATION ANNESTICIAN

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011134545A1 (en) * 2010-04-29 2011-11-03 Maquet Vertrieb Und Service Deutschland Gmbh Method and device for supplying at least one medical gas to a patient receiving artificial respiration with the aid of a respirator
WO2011134546A1 (en) * 2010-04-29 2011-11-03 Maquet Vertrieb Und Service Deutschland Gmbh Method and device for supplying at least one medical gas to a patient receiving artificial respiration with the aid of a respirator
WO2011134548A1 (en) * 2010-04-29 2011-11-03 Maquet Vertrieb Und Service Deutschland Gmbh Method and device for supplying at least one medical gas to a patient receiving artificial respiration with the aid of an anesthesia machine
CN102946934A (en) * 2010-04-29 2013-02-27 迈柯唯销售服务德国有限公司 Method and device for supplying at least one medical gas to a patient receiving artificial respiration with the aid of a respirator
CN114931687A (en) * 2022-05-19 2022-08-23 四川大学华西医院 Concentration adjustable anesthesia device for anesthesia department

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5509406A (en) Anesthesia device
US20110023879A1 (en) Ventilator Based On A Fluid Equivalent Of The "Digital To Analog Voltage" Concept
AU2009231893B2 (en) Ventilator leak compensation
US6581599B1 (en) Method and apparatus for delivery of inhaled nitric oxide to spontaneous-breathing and mechanically-ventilated patients
US7516742B2 (en) Method and apparatus for delivery of inhaled nitric oxide to spontaneous-breathing and mechanically-ventilated patients with intermittent dosing
US4928684A (en) Apparatus for assisting the spontaneous respiration of a patient
US6032667A (en) Variable orifice pulse valve
CA2278053C (en) Controlled gas supply system
AU2014227790B2 (en) Therapeutic gas delivery device with pulsed and continuous flow control
EP2489392B1 (en) Gas blender and method for blending at least two different gases
DK147955B (en) PROCEDURE FOR MIXING GAS SPECIES UNDER PRESSURE AND APPARATUS FOR EXERCISING THE PROCEDURE
EP3888727A1 (en) Gas delivery system for providing gaseous no to a patient
US8789524B2 (en) Pulse width modulated medical gas concentration control
US10342948B2 (en) Therapeutic gas delivery device with pulsed and continuous flow control
WO2009113899A1 (en) Method and device for supplying a gas component during narcosis inhalation
KR101138957B1 (en) Electric vaporizer of anesthesia appartus
EP3479862A1 (en) Method for inhalation effect on the body, and apparatus for implementing same
RU2332241C2 (en) Method of gas component feeding, device and apparatus for feeding inhalation narcosis
EP3756714B1 (en) Therapeutic gas delivery device with pulsed and continuous flow control
US20210393905A1 (en) Method of Pressure Control in a Mechanical Ventilator With Non-Proportional Solenoid Valves
RU2546920C1 (en) Method of forming required concentration of anaesthetics in evaporators of anaesthetic apparatuses in carrying out low-flow anaesthesia and device for its realisation
SU957902A1 (en) Apparatus for artificial pulmonary ventillation and inhalation narcosis
KR0144067B1 (en) Patient flow persistence mechanical ventilation
CN116594434A (en) Air-oxygen mixing control method, system and equipment

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08873293

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08873293

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1