Испарители с термостабилизированным подогревом

Принципиальное отличие этих увлажнителей состоит в том, что они обеспечивают возможность задавать и ста­бильно поддерживать определенную температуру и влаж­ность, близкую к 100% вдыхаемой пациентом газовой сме­си. Это обеспечивается с помощью устройств, которые ме­няют в нужном направлении либо интенсивность нагрева воды и газопаровой смеси, либо объем примешиваемого к газовой смеси пара постоянно кипящей воды. Такие уст­ройства могут управляться автоматически или вручную по показаниям термометра.

Увлажнитель дыхательных смесей паро­вой (УДС-1П). Обеспечивает увлажнение и регулируе­мый нагрев дыхательной смеси путем дозированной пода­чи в нее пара кипящей воды. Такой метод увлажнения отличается наибольшей простотой и экономичностью.

Увлажнитель (рис. 35) состоит из двух сообщающихся сосудов: основного и нагреваемого, расположенных на об­щем основании. Нагреваемый сосуд (1) (металлическая трубка) вставлен в трубчатый нагревательный элемент (3). Основной сосуд (2) (банка) выполнен из прозрач­ного материала и служит резервуаром для воды. При включении увлажнителя в сеть (220 В) вода в нагревае­мом сосуде закипает и пар через кран (4) регулировки потока поступает в проходящую дыхательную смесь, на­гревая и увлажняя ее.

Температура дыхательной смеси контролируется по тер­мометру, расположенному на конце шланга вдоха (у трой­ника пациента). Регулировка температуры дыхательной газовой смеси осуществля­ется изменением вручную с помощью крана потока па­ра, поступающего в смесь. Зависимость температуры от установки рукоятки кра­на при различных минут­ных вентиляциях приведена на рис. 36.

Электрическая мощность нагревательного элемента (100 Вт) обеспечивает об разование пара в нагреваемом сосуде в количестве, достаточном для полного насыщения влагой дыхательной смеси при минутных вентиляциях от 5 до 20 л/мин во всем ин­тервале температур (от 30 до 40.°С) на выходе из шланга вдоха (при длине шланга не более 1 м).

Рис 35. Устройство увлажнителя УДС-1П (схема). Объяснение в тексте.

Рис 36. Температура (°С) и 37,2 абсолютное влагосодер-жание (мг/л) на выходдд де из шланга вдоха в зависимости от положе­ния крана увлажнителя УДС-1П при различны величинах минутной вентиляции (температура помещения 21°С).

Конденсат, образующийся в процессе работы парового увлажнителя, частично возвращается в резервуар, частич­но стекает в сборник, расположенный в разрезе шланга вдоха.

Увлажнитель УДС-1П выполнен легко разборным для стерилизации его составных частей, контактирующих с ды­хательной смесью и водой. Стерилизация резервуара с крышкой, нагреваемого сосуда и крана может осущест­вляться автоклавированием.

Для увлажнения дыхательного газа одновременно водя­ным паром и нагретым аэрозолем воды может быть ис­пользован универсальный увлажнитель — УДС-1У, пред­ставляющий собой конструктивную комбинацию парового увлажнителя УДС-1П и блока управления аэрозольного увлажнителя УДС-1А. Опыт клинического применения увлажнителей УДС-1 подтвердил их высокую эффектив­ность [Попова Л.М., Рейдерман Е.Н, и др., 1984].

В увлажнителе «Гидротроп-200» комбината «Медицин унд лабортекник», ГДР) принцип и параметры увлажнения и обогрева дыхательной смеси аналогичны таковым в УДС-1П. Основное отличие заключается в том, что «Гидротроп-200» снабжен автоматической блокировкой нагревательного устройства при достижении тем­пературы вдыхаемой смеси 40°С; при этом аппарат по­дает оптические и звуковые сигналы опасности.

37. Увлажнитель со стабилизированным .подогревом (схема).

1 — резервуар с водой; 2 — нагревательный элемент; 3 — контур автоматического регулирования температуры.

В отличие от увлажнителей УДС-1П и «Гидротроп-200» основной частью большинства увлажнителей с термоста-билизированным подогревом является обычный испари­тель» проточного типа (рис. 37).

Дыхательная газовая смесь проходит через резервуар над водой, температура которой поддерживается авто­матически на уровне 65°С. Нагретая до этой температу­ры газопаровая дыхательная смесь, имеющая примерно 80% относительной влажности, при дальнейшем прохож­дении по шлангу вдоха охлаждается, чем обеспечивает 100% относительную влажность при 37°С [Grant et al., 1976].

Увлажнителям такого рода присущи серьезные недо­статки, чрезмерное накопление конденсационной воды в шланге вдоха, зависимость температуры, а следовательно, и абсолютной влажности вдыхаемой пациентом газовой смеси от интенсивности ее охлаждения по ходу шланга вдоха (последнее ставит под сомнение право таких увлаж­нителей называться термостабилизированными); наконец, поскольку температура дыхательной смеси на выходе из увлажнителя и температура воды в увлажнителе регулируются одтшм автоматическим контуром, существует опас­ность внезапного перегрева вдыхаемой газовой смеси.

38. Термостабилизированный увлажнитель Листона (схема).

1 — резервуар с водой; 2 — нагревательный элемент; 3 — обогреваемый шланг вдоха; 4 — теплообменник; 5 — контур автоматического регулирования темпе­ратуры.

В 1959 г. Listen разработал испаритель с термостабилизированным подогревом, с коротким шлангом вдоха, вы­полненным из теплоизолирующего материала. На выходе из резервуара испарителя был размещен теплообменник (рис. 38).

Проходящая через резервуар с водой газовая смесь на­гревалась до 60°С и приобретала относительную влаж­ность 80%. При соприкосновении с теплообменником га­зопаровая смесь охлаждалась до 37°С и относительная влажность смеси приближалась к 100%. Проходя по короткому и теплоизолированному шлангу вдоха дыха­тельная смесь сохраняла стабильную температуру и влаж­ность до поступления в дыхательные пути пациента. На­личие теплообменника обеспечивало, кроме того, возврат в резервуар и повторное использование конденсационной воды.

В 1962 г. Benveniste впервые сообщил о методе подо­грева шланга вдоха с целью исключения потери тепла ды­хательной смесью и образования конденсационной воды. Epstein (1971), а затем Spence и Melville (1972) с успе­хом использовали этот метод в своих работах.

39. «Увлажнитель Николае». Структурная (а) и функциональная (б) схемы.

1 — резервуар с водой; 2 — камера испарения; 3 — поплавковый клапан; 4 — нагревательный элемент; 5 — обогреваемый шланг вдоха; 6 — контур автоматического регулирования температуры дыхательной смеси в шланге и жидкости в камере испарения.

Наиболее совершенным представителем термостабилизированных увлажнителей такого типа является «Увлажнитель Николае» фирмы «Уотсон Виктор лимитед», Австралия (рис. 39). В относительно небольшой камере испарителя, отделенной от резервуара с водой поплавко­вым клапаном, дыхательная смесь нагревается до 41°С и насыщается водяным паром до 80% относительной влаж­ности. В подогреваемом шланге вдоха смесь охлаждается до 37°С, и тем самым ее относительная влажность увеличивается почти до 100% без образования конденсацион­ной воды. С помощью двух контуров автоматического регулирования поддерживается постоянная температура во­ды в резервуаре и дыхательной смеси в шланге вдоха. На­личие двойной системы регулирования предотвращает опасные осложнения из-за внезапного перегрева воды. На­личие поплавкового клапана между резервуаром и каме­рой испарения позволяет наполнять резервуар водой, не прерывая вентиляции легких. Grant и соавт. (1976) и Tontschcv и соавт. (1978) дают высокую оценку испа­рителю.

40. Каскадный увлажнитель Беннета (схема). Объяснение в тексте.

Каскадный увлажнитель Беннета фирмы «Беннет респнрэйщн продактс» (США) представляет со­бой испаритель барботажного типа (рис. 40). Нагрева­тельный элемент испарителя (2) имеет 9 температурных ступеней с автоматической терморегулировкой. В резерву­ар с водой (1) погружена камера испарителя (3), выпол­ненная в виде так называемой каскадной башни. Дыха­тельная смесь проходит через перфорированное основание каскадной башни и через слой горячей воды, нагреваясь и насыщаясь водяным паром. В результате высокого со­противления дыханию увлажнитель может применяться только при искусственной вентиляции легких. Несмотря на известные недостатки (значительная конденсация во­ды в шланге вдоха, наличие только одного контура авто­матической терморегуляции и связанная с этим опасность внезапного перегрева дыхательной смеси) и высокую стои­мость, «Каскадный увлажнитель Беннета» является одним из наиболее признанных и популярных увлажнителей ды­хательных смесей при ИВЛ.

Подводя итог рассмотрению моделей увлажнителей, можно сформулировать общие требования, в том числе по обеспечению безопасности, предъявляемые к описанным выше увлажнителям:

1) увлажнитель должен обеспечивать возможность точ­ной регулировки и стабильного поддержания температуры (в диапазоне от 30 до 37°С) и абсолютной влажности (в диапазоне от 30 до 40 г НаО/м³) вдыхаемой газовой смеси;

2) производительность увлажнителя не должна зависеть от изменения величин минутной вентиляции в достаточно широком диапазоне (5 — 20 л/мин);

3) части увлажнителя, контактирующие с дыхательной смесью, должны быть легко разбираемыми для очистки, мытья и последующей дезинфекции или стерилизации, а материал, из которого они выполнены, должен быть устой­чив хотя бы к одному из методов стерилизации (предпоч­тительно тепловому);

4) включение увлажнителя в дыхательный контур ап­парата ИВЛ при прочих равных условиях не должно ока­зывать существенного влияния на регламентированные ве­личины утечки газовой смеси, сопротивления потоку и внутренней растяжимости;

5) при работе увлажнителя температура его открытых металлических поверхностей не должна превышать 50°С, неметаллических — 60°С;

6) увлажнитель должен иметь конструкцию, исключаю­щую тепловую или электрическую опасность при расплес-кивании и разбрызгивании жидкостей;

7) если при данной конструкции увлажнителя предположительно допускается возникновение так называемой тепловой опасности (воспламенение, перегрев воды и вды­хаемой смеси, избыточная температура на открытой по­верхности увлажнителя), то должно существовать устрой­ство, обеспечивающее автоматическое размыкание элек­трической цепи нагревательного элемента;

8) конструкция увлажнителя не должна допускать, что­бы во время работы при наклоне увлажнителя до 20°С по отношению к его вертикальной оси жидкость из резервуа­ра могла бы проникнуть в любую другую часть дыхатель­ного контура.