Аппарат искусственной вентиляции легких
Полезная модель относится к медицинской технике, а именно, к устройствам для проведения искусственной вентиляции легких (ИВЛ) и найдет применение в отделениях реаниматологии и интенсивной терапии клинических больниц и научно-исследовательских медицинских институтов.
Аппарат искусственной вентиляции легких содержит пневматически связанные генератор постоянного потока, линию вдоха с датчиками потока, давления и предохранительным клапаном подсоса атмосферного воздуха, линию выдоха с управляемым клапаном выдоха и датчиком расхода, тройник пациента, связанный с линиями вдоха и выдоха. В устройстве дополнительно размещены датчик концентрации кислорода и первый обратный клапан, установленные последовательно на выходе генератора постоянного потока, второй обратный клапан, установленный на входе в управляемый клапан выдоха. Кроме того, дополнительно установлены модуль источника давления и блок подачи кислорода, причем, выход модуля источника давления пневматически связан через клапан подсоса атмосферного воздуха с блоком подачи кислорода и входом генератора постоянного потока. Блок подачи кислорода выполнен в виде пневматически связанных регулируемого дросселя, регулятора давления и первого пропорционального электромагнитного клапана, причем, вход первого пропорционального электромагнитного клапана связан с выходом регулятора давления. Модуль источника давления для управляемого клапана выдоха выполнен в виде пневматически связанных диафрагменной помпы, второго пропорционального электромагнитного клапана и пневмораспределителя, причем, выход диафрагменной помпы пневматически связан с входом второго пропорционального электромагнитного клапана и, через пневмораспределитель, - с управляющей полостью управляемого клапана выдоха, а выход пневмораспределителя пневматически связан с входом клапана подсоса атмосферного воздуха.
Технический результат заключается в обеспечении безопасности пациента при повышении качества режимов вентиляционной поддержки, например, в случае аварийной ситуации путем обеспечения режима вентиляции вручную с помощью саморасправляющегося мешка, в том числе с использованием подачи кислорода.
Полезная модель относится к медицинской технике, а именно, к устройствам для проведения искусственной вентиляции легких (ИВЛ) и найдет применение в отделениях реаниматологии и интенсивной терапии клинических больниц и научно-исследовательских медицинских институтов.
Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели является аппарат для искусственной вентиляции легких "ФАЗА" по патенту RU 62016 U1, опубл. 27.03.2007, содержащий тройник пациента, электродвигатель с датчиком оборотов, воздуходувку, датчик потока, предохранительный клапан и клапан выдоха с регулятором PEEP, датчик потока и измеритель давления в магистрали пациента, модуль управления электродвигателем, модуль управления ИВЛ, тройник пациента соединен одним выходом через предохранительный клапан с измерителем давления в магистрали пациента, а другим выходом - с клапаном выдоха с регулятором PEEP, кроме того, датчик оборотов двигателя соединен с модулем управления электродвигателем.
Недостатками известного ближайшего аналога являются:
- невозможность реализации современных режимов вентиляционной поддержки с управляемым давлением,
- отсутствие средств для проведения вентиляции дыхательной смесью заданного состава,
- отсутствие возможности обеспечения режимов вентиляции вручную, в том числе с использованием подачи кислорода,
- большие габаритно-массовые характеристики,
- значительный уровень шума при работе,
- низкие функциональные и эксплуатационные качества.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение безопасности пациента, расширение функциональных и эксплуатационных возможностей изделия.
Технический результат заключается в обеспечении безопасности пациента при повышении качества режимов вентиляционной поддержки.
Задача решается, а технический результат достигается тем, что в аппарате искусственной вентиляции легких, содержащем пневматически связанные генератор постоянного потока, линию вдоха с датчиками потока, давления и предохранительным клапаном подсоса атмосферного воздуха, линию выдоха с управляемым клапаном выдоха и датчиком расхода, тройник пациента, связанный с линиями вдоха и выдоха, дополнительно установлены:
- датчик концентрации кислорода и первый обратный клапан, установленные последовательно на выходе генератора постоянного потока,
- второй обратный клапан, установленный на входе в управляемый клапан выдоха,
- модуль источника давления,
- блок подачи кислорода,
- выход модуля источника давления пневматически связан через клапан подсоса атмосферного воздуха с блоком подачи кислорода и входом генератора постоянного потока,
- блок подачи кислорода выполнен в виде пневматически связанных регулируемого дросселя, регулятора давления и первого пропорционального электромагнитного клапана, причем, вход первого пропорционального электромагнитного клапана связан с выходом регулятора давления,
- модуль источника давления для управляемого клапана выдоха выполнен в виде пневматически связанных диафрагменной помпы, второго пропорционального электромагнитного клапана и пневмораспределителя, причем, выход диафрагменной помпы пневматически связан с входом второго пропорционального электромагнитного клапана и, через пневмораспределитель, - с управляющей полостью управляемого клапана выдоха а выход пневмораспределителя пневматически связан с входом клапана подсоса атмосферного воздуха.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатом заключается в том, что:
- размещение на выходе генератора постоянного потока датчика концентрации кислорода позволяет контролировать концентрацию кислорода в подаваемой генератором постоянного потока дыхательной смеси,
- размещение на выходе генератора постоянного потока первого обратного клапана, на входе в управляемый клапан выдоха второго обратного клапана и установка модуля источника давления позволяет коммутировать газовые потоки на вдохе и выдохе пациента в режимах управляемой вентиляции легких,
- установка блока подачи кислорода и его выполнение в виде пневматически связанных регулируемого дросселя, регулятора давления и первого пропорционального электромагнитного клапана, а также пневматическое соединение входа первого пропорционального электромагнитного клапана с выходом регулятора давления позволяют обеспечить формирование поступающей на вдох пациенту кислородно-воздушной смеси заданного оператором состава,
- выполнение модуля источника давления для управляемого клапана выдоха в виде диафрагменной помпы, второго пропорционального электромагнитного клапана и пневмораспределителя, а также соединение выхода диафрагменной помпы с входом второго пропорционального электромагнитного клапана и, через пневмораспределитель, - с управляющей полостью клапана выдоха, позволяют регулировать давление в этой полости, обеспечивая надежную коммутацию газовых потоков в актах вдоха и выдоха, а также работу в режимах ИВЛ с управляемым давлением или с положительным давлением конца выдоха (ПДКВ).
- пневматическая связь выхода модуля источника давления через клапан подсоса атмосферного воздуха с блоком подачи кислорода и входом генератора постоянного потока позволяет реализовать режим вентиляции «вручную», в том числе с возможностью подачи кислородно-воздушногй смеси заданного состава.
Сущность заявляемого технического решения поясняется графическим изображением, на котором представлена принципиальная пневматическая схема аппарата.
Аппарат ИВЛ (фиг.1) содержит генератор 1 постоянного потока на базе регулируемой воздуходувки, первый обратный клапан 2, линию 3 вдоха, датчик 4 потока, датчик 5 давления, линию 6 выдоха, управляемый предохранительный клапан 7 выдоха, датчик 8 расхода потока, тройник 9 пациента, датчик 10 концентрации кислорода, второй обратный клапан 11, блок 12 подачи кислорода, регулятор 13 давления, первый пропорциональный электромагнитный клапан 14, клапан 15 подсоса атмосферного воздуха, предохранительный клапан 16 подсоса, модуль 17 источника управляющего давления для управляемого предохранительного клапана 7 линии выдоха, диафрагменную помпу 18, второй пропорциональный электромагнитный клапан 19, пневмораспределитель 20, регулируемый дроссель 21 (вентиль).
Работает устройство следующим образом.
Основным элементом аппарата является генератор 1 (фиг.1) воздушного потока (управляемая воздуходувка), подающий в дыхательный контур поток газа заданной величины и состава.
В соответствии с установленными оператором параметрами ИВЛ, например, дыхательным объемом, частотой вентиляции и относительным временем вдоха, программа работы аппарата рассчитывает параметры вращения двигателя воздуходувки, чтобы обеспечить величину необходимой объемной скорости газового потока на выходе генератора 1 и независимость минутной вентиляции от давления в дыхательном контуре.
После нажатия пусковой кнопки (на фиг.1 условно не показана) и присоединения тройника 9 к дыхательным путям пациента по сигналу от программы в модуле 17 источника давления включается диафрагменная помпа 18 и второй пропорциональный клапан 19. При этом воздух с выхода помпы 18 через открытый канал пневмораспределителя 20 поступает в управляющую полость клапана 7 выдоха, повышая в ней давление, уровень которого ограничивает предельное давление в легких пациента и определяется положением (степенью открытия) второго пропорционального клапана 19, управляемого программой. Под действием этого давления мембрана управляемого предохранительного клапана 7 выдоха герметично закрывает линию 6 выдоха пациента и дыхательная смесь через датчик 4 потока по линии 3 вдоха поступает в легкие пациента. Происходит акт вдоха.
Составляющие части вдыхаемого газа, воздух из атмосферы и кислород, поступают в линию всасывания генератора 1 от блока 12 подачи кислорода. При этом кислород поступает в блок 12 через регулятор 13 давления и первый пропорциональный клапан 14. Программа рассчитывает величину подачи кислорода по заданной концентрации и обеспечивает ее, управляя пропорциональным клапаном 14: когда установленная подача кислорода меньше заданной минутной вентиляции, то через клапан 15 генератор 1 с необходимым расходом подсасывает воздух из атмосферы. Контролируется концентрация кислорода в подаваемой генератором 1 дыхательной смеси датчиком 10 на линии вдоха.
По окончании времени вдоха начинается акт пассивного выдоха пациента. Подача газа в линию 3 вдоха прекращается. В этот момент программа включает пневмораспределитель 20. При этом управляющая полость мембранного клапана 7 выдоха через распределитель 20 сообщается с атмосферой, под действием давления в легких пациента клапан 7 открывается и газ из легких, через тройник 9, линию выдоха 6, датчик 8 потока и обратный клапан 11 выходит в атмосферу. Объем выдыхаемого пациентом газа определяется программой по сигналам датчика 8 потока.
Время выдоха определяется задаваемым врачом относительным временем вдоха (отношением времени вдоха к времени дыхательного цикла). По величине этого отношения программа формирует сигнал для включения подачи газа от генератора 1 потока и начала последующего вдоха. Дыхательный цикл повторяется.
В режимах вспомогательной вентиляции аппарат производит акт вдоха в момент появления у пациента самостоятельной попытки вдоха, определяемой программой по сигналу от датчика 4 потока. При этом во всех режимах вспомогательной вентиляции осуществляется:
а) переключение на вдох - «по потоку», т.е. вследствие появления в интервале ожидания в тройнике 9 пациента заданной скорости потока вдыхаемого газа;
б) в интервале ожидания попытки подача в линию 3 вдоха установленного оператором опорного потока газа для создания в тройнике 9 пациента небольшого положительного давления. Для распознавания попытки программа сопоставляет заданную оператором чувствительность в виде скорости потока со скоростью, создаваемой попыткой пациента в датчике 4 потока;
в) в отсутствие вдоха пациента - автоматическое переключение на выдох по истечению установленного оператором интервала ожидания.
Давление в дыхательном контуре аппарата измеряется датчиком 5 давления, сигнал которого обрабатывается программой для индикации величины давления и сигнализации при его падении ниже допустимого уровня. Кроме того, для работы в режимах ИВЛ с управляемым давлением или с ПДКВ программа использует сигнал от датчика 5 давления для управления включением второго пропорционального клапана 19 и пневмораспределителя 20 при достижении в легких заданных уровней давления вдоха или конца выдоха.
Предохранительный клапан 16 ограничивает давление в линии вдоха на уровне 100 см вод. ст.
В режиме самостоятельного дыхания генератор 1 потока выключен, и пациент вдыхает газовую смесь через клапан 15 подсоса атмосферного воздуха, а выдыхает через датчик 8 потока и клапан 7 выдоха.
Во время вдоха генератор 1 подает в легкие пациента заданный дыхательный объем. Обратный клапан 2, установленный на линии вдоха (клапан вдоха), обеспечивает во время акта выдоха прохождение всего выдыхаемого пациентом газа через датчик расхода 8, по сигналам которого программа рассчитывает значение выдыхаемого объема.
Для проведения вентиляции вручную (при выключенном генераторе 1) эластичный саморасправляющийся мешок (условно не показан) присоединяют к входному штуцеру клапана подсоса 16. Воздух при сжатии мешка поступает через генератор 1 по линии вдоха в легкие пациента и, одновременно, через пневмораспределитель 20 в управляющую полость клапана выдоха 7, закрывая его. Происходит акт вдоха. При расправлении мешка происходит его заполнение воздухом, падение давления в управляющей полости клапана 7 выдоха и его открытие (акт выдоха). Вентиляция вручную может проводиться воздухом, обогащенным кислородом. Для этого выходной штуцер регулируемого дросселя 21 (вентиля) соединяют трубкой со специальным штуцером саморасправляющегося мешка, и, открывая дроссель 21, устанавливают необходимую подачу кислорода в мешок.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить повышение безопасности пациента в случае аварийной ситуации путем обеспечения режима вентиляции вручную, например, с помощью саморасправляющегося мешка, в том числе с использованием подачи кислорода, а также повышение качества режимов вентиляционной поддержки.
1. Аппарат искусственной вентиляции легких, содержащий пневматически связанные генератор постоянного потока, линию вдоха с датчиками потока, давления и предохранительным клапаном подсоса атмосферного воздуха, линию выдоха с управляемым клапаном выдоха и датчиком расхода, тройник пациента, связанный с линиями вдоха и выдоха, отличающийся тем, что в устройстве дополнительно размещены датчик концентрации кислорода и первый обратный клапан, установленные последовательно на выходе генератора постоянного потока, второй обратный клапан, установленный на входе в управляемый клапан выдоха, кроме того, дополнительно установлены модуль источника давления и блок подачи кислорода, причем выход модуля источника давления пневматически связан через клапан подсоса атмосферного воздуха с блоком подачи кислорода и входом генератора постоянного потока.
2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что блок подачи кислорода выполнен в виде пневматически связанных регулируемого дросселя, регулятора давления и первого пропорционального электромагнитного клапана, причем вход первого пропорционального электромагнитного клапана связан с выходом регулятора давления.
3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что модуль источника давления для управляемого клапана выдоха выполнен в виде пневматически связанных диафрагменной помпы, второго пропорционального электромагнитного клапана и пневмораспределителя, причем выход диафрагменной помпы пневматически связан с входом второго пропорционального электромагнитного клапана и через пневмораспределитель с управляющей полостью управляемого клапана выдоха, а выход пневмораспределителя пневматически связан с входом клапана подсоса атмосферного воздуха.
