Система подачи газа

006490 Настоящее изобретение относится к устройству для подачи ксенона или другого наркозного газа. Применение резервуара переменного объема в соответствии с настоящим изобретением для регулирования расхода газов может оказаться полезным в самых разных областях, в частности, в сочетании с медицинскими процедурами, например, в кардиохирургии и анестезии. Многие наркозные аппараты и аппараты искусственной вентиляции легких, применяемые, например, в операционных и отделениях интенсивной терапии, расходуют газ в больших объемах. Это обычно не составляет проблему, поскольку такие используемые газы, как кислород, воздух и закись азота, стоят недорого. Например, кислородовоздушная (т.е. кислородно-азотная) газовая смесь широко применяется в аппаратах искусственной вентиляции легких, а кислород с закисью азота или воздухом широко применяется в наркозных аппаратах. В определенных обстоятельствах может возникать необходимость применения других газов в сочетании с кислородом в газовом потоке. Среди указанных других газов могут быть, например, более дорогие газы типа ксенона, который полезен своими анестетическими свойствами и/или способностью защищать клетки головного мозга, но может стоить около 10 долл. США за 1 л. Многие медицинские устройства, например аппараты искусственной вентиляции легких для интенсивной терапии, аппараты искусственной вентиляции легких у новорожденных в специализированных детских терапевтических отделениях и наркозные аппараты получают газ под давлением, обычно от настенных трубопроводов или баллонов со сжатым газом. Данное давление может изменяться, но обычно составляет 4 бар, а газы подводят с задней стороны этих аппаратов под указанным давлением. Чтобы сократить затраты при использовании дорогих газов, необходимо предотвратить безвозвратные потери данных газов посредством контролируемого изменения или регулирования расхода используемых газов. Заявка на патент PCT/GB01/05288 содержит описание способа и устройства для осуществления упомянутого регулирования. Было создано устройство для подачи наркозного газа, в котором вышеуказанные потери могут быть уменьшены или предотвращены. Кроме того, было создано устройство для подачи пригодного для дыхания газа, содержащего ксенон, в котором также эти потери могут быть уменьшены или предотвращены. В соответствии с настоящим изобретением предлагается устройство для подачи наркозного газа,содержащее наркозный аппарат, имеющий впускной патрубок для наркозного газа под высоким давлением и выпускной патрубок для отработанного газа под низким давлением; систему подачи газа, содержащую газопроводный контур, присоединенный к впускному патрубку, выпускному патрубку и к компрессору для формирования газопроводного контура, имеющего участок высокого давления между компрессором и впускным патрубком и участок низкого давления между выходным патрубком и компрессором; впускной газовый патрубок на участке низкого давления контура для замены газа, отбираемого из наркозного аппарата в кровь пациента; резервуар переменного объема на участке низкого давления контура для исключения увеличения или уменьшения давления на участке низкого давления контура; аккумулятор давления на участке высокого давления контура для накопления газа под давлением и для сглаживания флюктуации потока и давления газа, подаваемого в наркозный аппарат, причем отработанный газ, содержащий обезболивающее средство, может быть возвращен в наркозный аппарат. Также предлагается устройство для подачи пригодного для дыхания газа, включающего в себя ксенон, содержащее наркозный аппарат или аппарат для вентиляции, имеющий впускной патрубок для указанного пригодного для дыхания газа под высоким давлением и выпускной патрубок для отработанного газа под низким давлением; систему подачи газа, содержащую газопроводный контур, присоединенный к впускному патрубку, выпускному патрубку и к компрессору для формирования газопроводного контура,имеющего участок высокого давления между компрессором и впускным патрубком и участок низкого давления между выходным патрубком и компрессором; впускной газовый патрубок на участке низкого давления контура для замены указанного пригодного для дыхания газа, включающего в себя ксенон, отбираемого из наркозного аппарата или аппарата для вентиляции в кровь пациента; резервуар переменного объема на участке низкого давления контура для исключения увеличения или уменьшения давления на участке низкого давления контура; и аккумулятор давления на участке высокого давления контура для накопления газа под давлением и для сглаживания флюктуации потока и давления газа, подаваемого в наркозный аппарат или аппарат для вентиляции, причем отработанный газ, содержащий ксенон, может быть возвращен в наркозный аппарат или аппарат для вентиляции. В одном из вариантов осуществления резервуар переменного объема может содержать эластичный мешок или контейнер, например мешок, выполненный из резинового материала, который может увеличиваться и уменьшаться в объеме в зависимости от давления газа в мешке; в другом варианте осуществления резервуар может содержать сильфонное устройство, или в третьем варианте осуществления резервуар переменного объема может содержать сообщающуюся с атмосферой трубу или магистраль подходящей длины, например 0,5-2 м и диаметром 1,5-3 см, например около 2,2 см. Участок низкого давления газопроводного контура может содержать приспособление для сброса повышенного давления, предназначенного для того, чтобы обеспечивать возможность утечки избыточного газа, если резервуар наполнен, чтобы предотвратить любое случайное повышение давления в системе. В предпочтительном варианте приспособление для сброса повышенного давления может содер-1 006490 жать перепускной клапан определенного типа и может действовать как предохранительный клапан для защиты от повышенного давления. Давления, которые будут вызывать срабатывание предохранительного клапана для защиты от повышенного давления, в предпочтительном варианте превышают 10 см вод.ст., а в наиболее предпочтительном варианте превышают 5 см вод.ст. и составляют обычно 5-10 см вод.ст. Приспособление для защиты от отрицательного давления, присутствующее на участке низкого давления газопроводного контура, предназначено для того, чтобы обеспечивать возможность поступления наружного воздуха в систему, если происходит случайная утечка газа из системы. В данном случае предотвращается дальнейшее падение давления в системе. Приспособление для защиты от отрицательного давления может срабатывать, если давление в резервуаре падает ниже уровня, который на 10 см вод.ст. ниже внешнего давления, а в более предпочтительном варианте ниже уровня, который на 5 см вод.ст.,обычно на 5-10 см вод.ст. ниже внешнего давления. Когда резервуар переменного объема представляет собой открытую трубу, т.е. ветвь резервуара,приспособление для сброса повышенного давления и приспособление для защиты от отрицательного давления могут быть образованы автоматически, поскольку, если происходит утечка газа из системы,воздух всасывается в систему из атмосферы через открытый конец трубы. Если в системе по какой-то причине образуется избыток газа, возможность нарастания избыточного давления исключается, поскольку избыточный газ выходит через открытый конец трубы. В предпочтительном варианте осуществления газовый поток в контуре создается насосом или компрессором и предусмотрен аккумулятор давления, который накапливает газ под давлением и сглаживает флюктуации потока и давления газа, подаваемого во внешний аппарат. Внешний аппарат может представлять собой, например, аппарат искусственной вентиляции легких у новорожденных и взрослых или наркозный аппарат, и тогда газ, возвращаемый в систему по настоящему изобретению, может содержать диоксид углерода. Данный газ выделяется из тела через легкие. Упомянутый карбон диоксид можно удалять из возвратного газа пропусканием через устройство очистки от углекислоты. Данное устройство обычно заполнено гранулами натриевой извести, которая поглощает диоксид углерода посредством химического взаимодействия и обычно применяется в наркозных аппаратах. Если отработанный газ из внешнего аппарата не содержит диоксида углерода (например, если внешний аппарат содержит собственное устройство очистки от углекислоты), то устройство очистки от углекислоты не требуется. В ходе применения прокачивают газ по контуру и, по мере того, как газ отбирается из контура вследствие поглощения пациентом из газовых трактов питаемого газом внешнего аппарата, через приспособление для подачи газа подается свежий газ, чтобы заменить указанную потерю. В предпочтительном варианте осуществления предусмотрено приспособление для подачи кислорода, которое, в случае, по существу, полного опустошения резервуара переменного объема из-за неисправности системы регулирования расхода воздуха, обеспечивает поступление кислорода, а не внешнего воздуха, в контур. Данное приспособление для подачи кислорода выполняло бы такую же функцию, как приспособление для защиты от отрицательного давления при предотвращении падения давления в контуре, но выполняло данную функцию обеспечения поступления кислорода, а не воздуха. Данное решение обеспечивает защиту как против отрицательного давления в контуре, так и против снижения процентного содержания кислорода в газе в контуре в том случае, если в системе подачи газа в контур появляется неисправность. Указанную задачу можно решить, например, созданием потока кислорода с внешней стороны предохранительного клапана сброса отрицательного давления, чтобы кислород засасывался в контур, если предохранительный клапан в какой-то момент открылся, или выполнением приспособления для защиты от отрицательного давления в виде легочного автомата, аналогичного по своему принципу легочному автомату, применяемому при подводном плавании с дыхательным аппаратом и кислородным баллоном,чтобы, когда на клапан действует отрицательное давление, клапан открывался и допускал поступление кислорода с регулируемым расходом из источника кислорода высокого давления. Либо приспособление для сброса повышенного давления, либо приспособление для защиты от отрицательного давления, либо и то, и другое могут быть объединены с резервуаром переменного объема или могут располагаться в определенном месте контура. В ходе применения часть контура на участке между насосом и патрубком впуска газа во внешний аппарат, а также аккумулятор, будут находиться под заданным рабочим давлением (например, 4 бар), а в остальной части контура давление будет намного ниже. Указанный участок низкого давления будет находиться под внешним давлением, поскольку внешнее давление будет передаваться в остальную часть контура благодаря наличию резервуара переменного объема. Признаком настоящего изобретения является возможность создания одного кругового газового тракта, который содержит внешний аппарат, питаемый применяемым газом, и обеспечение источника газа с необходимым рабочим давлением внешнего аппарата. Давление в большей части контура равно или приблизительно равно атмосферному давлению. Резервуар переменного объема вводит поправки на небольшие кратковременные изменения объема контура без потерь газа из контура.-2 006490 Изобретение иллюстрируется прилагаемым чертежом, который дает схематическое изображение одного из вариантов осуществления настоящего изобретения. Чертеж изображает применение настоящего изобретения для подачи кислородосодержащего газа,например, в аппарат искусственной вентиляции легких и для очистки отработанного газа от диоксида углерода. Устройство заключено в корпус (9) и состоит из системы подачи газа, которая содержит газопроводный контур (10), содержащий компрессор (1), который сжимает газ до рабочего давления (например, 4 бар), и аккумулятор давления (2), который накапливает газ под заданным рабочим давлением. Магистраль (10) подает газ в аппарат (3) или другое снабжаемое газом оборудование через аппаратный впускной патрубок (4), а отработанный газ или газ, выходящий из аппарата (3) через аппаратный выпускной патрубок (5), подается в контур. На чертеже показано устройство очистки от углекислоты (6) для удаления диоксида углерода из газа и резервуар переменного объема (7). Через патрубок (8) можно подавать дополнительные количества газа вместо израсходованного газа. В ходе применения запускают насос (1), и газ подается через впускной газовый патрубок (8) в контур (10), в котором газ сжимается насосом (1) и подается в аппарат (3) через аппаратный впускной патрубок (4). Отработанный газ, возвращаемый из внешнего аппарата (3), подается в магистраль через аппаратный выпускной патрубок (5), прокачивается через магистраль, пневматически связанную с резервуаром переменного объема (7), и проходит через устройство очистки от углекислоты (6). Через впускной газовый патрубок (8) для газа можно подавать дополнительные количества газа вместо газа, израсходованного внешним аппаратом. Если объем газа в контуре увеличивается, резервуар переменного объема автоматически расширяется и тем самым исключает повышение давления в секции низкого давления контура, которое имело бы место в противном случае, и поддерживает давление на уровне, по существу, равном уровню давления до момента повышения давления. Если резервуар переменного объема переполняется вследствие обусловленного чем-то чрезмерного увеличения объема в контуре, то автоматически срабатывает предохранительный клапан сброса повышенного давления в резервуаре (7) и выпускает газ из контура, так что избыточный объем сбрасывается и давление сохраняется на приемлемом уровне. Если объем газа в контуре уменьшается, то резервуар (7) сжимается в объеме и тем самым поддерживает давление; если же объем уменьшается до слишком малого значения, то в резервуаре срабатывает автоматический предохранительный клапан защиты от отрицательного давления и подает в контур атмосферный воздух или газ. Данным газом, при необходимости, может быть чистый кислород. Описанный процесс поддерживает давление в контуре, по существу, равным прежнему давлению, независимо от уменьшения объема газа в контуре. Когда работает насос, давление в любой точке участка между насосом (1) и впускным газовым патрубком аппарата, а также в аккумуляторе (2), будет равным заданному рабочему давлению (например, 4 бар), а в остальной части контура давление будет при этом намного ниже. Данный участок низкого давления будет обычно находиться под внешним давлением, поскольку внешнее давление будет передаваться в остальную часть контура благодаря наличию резервуара переменного объема (7). В предпочтительном варианте осуществления скорость насоса будет непрерывно регулироваться системой управления в точном соответствии со средним расходом газа через впускной патрубок (4) аппарата. Благодаря этому аккумулятор (2) всегда может функционировать под давлением, равным или приблизительно равным заданному рабочему давлению (например, 4 бар). Свежие газы предполагается подавать в контур под управлением системы регулирования расхода газа. Место ввода газа в контур обозначено позицией (8), но может находиться в любой точке контура. Предполагается, что при использовании соответствующих измерительных приборов (например, датчика объема, соединенного с резервуаром переменного объема) резервуар переменного объема (7) всегда будет поддерживаться частично наполненным газом, т.е. не совсем пустым и не совсем полным. Потери газа из системы, в целом, будут равны только объемам газа, фактически отбираемого из внешнего аппарата в кровь пациента, например, через легкие пациента, если внешний аппарат является наркозным аппаратом. Если свежие газы вводят в газовый контур через патрубок (8) с таким расходом, с которым они потребляются пациентом, т.е. система управления поддерживает постоянный объем газа в резервуаре переменного объема (7), то режим работы аппарата является наиболее эффективным с точки зрения экономии расхода свежего газа. Например, типичное общее потребление газа (например, отбор из легких в кровь) анестезируемым пациентом может составлять 300 мл/мин. Данное потребление обусловлено тем, что газы в смеси, подаваемой в легкие пациента внешним аппаратом, отбираются из крови в легкие. В нормальных условиях большая часть вдыхаемого газа на самом деле не отбирается в кровь через легкие, а фактически снова выдыхается. Это объясняет, почему приведенный для примера объем 300 мл/мин интуитивно представляется малым по сравнению с объемом газа, фактически вдыхаемого и выдыхаемого в минуту, который может быть порядка 5 л/мин. Потребление газа аппаратом искусственной вентиляции легких (или другим аппаратом), применяемым с упомянутым пациентом, может составлять по меньшей мере 5 л/мин. Однако можно ожидать, что-3 006490 общее потребление газа таким же аппаратом, в который газ подают в соответствии с настоящим изобретением, снизится до уровня, приблизительно равного общей интенсивности поглощения газа пациентом,т.е., например, приблизительно до 300 мл/мин. Следовательно, настоящее изобретение обеспечивает большую экономию на интенсивности потребления газа, что дает выгоду, когда требуются дорогие газы. Другой возможный режим работы предусматривает подачу свежих газов в контур по настоящему изобретению в точке (8) с расходом, превосходящим интенсивность поглощения газа пациентом, через,например, легкие. Излишек газа выходил бы из контура по настоящему изобретению через узел перепускного клапана, встроенный в резервуар переменного объема (7). Данный режим продолжал бы обеспечивать экономию используемого газа, пока общий расход свежего газа в точке (8) остается меньше интенсивности потребления свежего газа аппаратом при его обычном применении (т.е. не в сочетании с настоящим изобретением). Экономия была бы не настолько большой, как в вышеописанном режиме работы. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для подачи наркозного газа, содержащее наркозный аппарат (3), имеющий впускной патрубок (4) для наркозного газа под высоким давлением и выпускной патрубок (5) для отработанного газа под низким давлением; систему подачи газа, содержащую газопроводный контур, присоединенный к впускному патрубку(4), выпускному патрубку (5) и к компрессору (1) для формирования газопроводного контура (10),имеющего участок высокого давления между компрессором (1) и впускным патрубком (4) и участок низкого давления между выходным патрубком (5) и компрессором; впускной газовый патрубок (8) на участке низкого давления контура (10) для замены газа, отбираемого из наркозного аппарата в кровь пациента; резервуар переменного объема (7) на участке низкого давления контура (10) для исключения увеличения или уменьшения давления на участке низкого давления контура; аккумулятор давления (2) на участке высокого давления контура (10) для накопления газа под давлением и для сглаживания флюктуации потока и давления газа, подаваемого в наркозный аппарат,причем отработанный газ, содержащий обезболивающее средство, может быть возвращен в наркозный аппарат. 2. Устройство по п.1, в котором участок высокого давления газопроводного контура (10) имеет рабочее давление около 4 бар. 3. Устройство по п.1 или 2, в котором резервуар переменного объема (7) содержит эластичный мешок, или контейнер, или сильфонное устройство. 4. Устройство по п.1 или 2, в котором резервуар переменного объема (7) содержит магистраль, сообщающуюся с атмосферой. 5. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором устройство очистки от углекислоты(6) размещено на участке низкого давления контура (10). 6. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором наркозный газ содержит ксенон. 7. Устройство для подачи пригодного для дыхания газа, включающего в себя ксенон, содержащее наркозный аппарат или аппарат для вентиляции (3), имеющий впускной патрубок (4) для указанного пригодного для дыхания газа под высоким давлением и выпускной патрубок (5) для отработанного газа под низким давлением; систему подачи газа, содержащую газопроводный контур, присоединенный к впускному патрубку(4), выпускному патрубку (5) и к компрессору (1) для формирования газопроводного контура (10),имеющего участок высокого давления между компрессором (1) и впускным патрубком (4) и участок низкого давления между выходным патрубком (5) и компрессором; впускной газовый патрубок (8) на участке низкого давления контура (10) для замены указанного пригодного для дыхания газа, включающего в себя ксенон, отбираемого из наркозного аппарата или аппарата для вентиляции в кровь пациента; резервуар переменного объема (7) на участке низкого давления контура (10) для исключения увеличения или уменьшения давления на участке низкого давления контура; и аккумулятор давления (2) на участке высокого давления контура (10) для накопления газа под давлением и для сглаживания флюктуации потока и давления газа, подаваемого в наркозный аппарат или аппарат для вентиляции,причем отработанный газ, содержащий ксенон, может быть возвращен в наркозный аппарат или аппарат для вентиляции.