Аппарат искусственной вентиляции легких

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно, к устройствам для проведения искусственной вентиляции легких (ИВЛ) и применяется в отделениях реаниматологии и интенсивной терапии клинических больниц и научно-исследовательских медицинских институтов. Аппарат искусственной вентиляции легких содержит генератор постоянного потока, линию вдоха с датчиками потока, давления и предохранительным клапаном, линию выдоха с датчиком потока и управляемым клапаном выдоха, тройник пациента, пневматически соединенный с линиями вдоха и выдоха. В устройство дополнительно введены регулируемый дроссель, установленный на выходе генератора постоянного потока, датчик концентрации кислорода, установленный на линии вдоха, первый обратный клапан, установленный на входе в управляемый клапан выдоха, блок подачи кислорода и модуль источника давления для управляемого клапана выдоха. Выход регулируемого дросселя пневматически соединен с линией вдоха, а вход генератора постоянного потока - с блоком подачи кислорода и через второй обратный клапан - с линией вдоха. Блок подачи кислорода выполнен в виде регулятора давления и первого пропорционального клапана с установленным на его выходе клапаном подсоса атмосферного воздуха. Вход первого пропорционального клапана пневматически соединен с выходом регулятора давления. Модуль источника давления для управляемого клапана выдоха выполнен в виде диафрагменной помпы, второго пропорционального электромагнитного клапана и пневмораспределителя. Выход диафрагменной помпы пневматически соединен с входом второго пропорционального электромагнитного клапана и, через пневмораспределитель, - с управляющей полостью клапана выдоха. Технический результат заключается в повышении качества режимов вентиляционной поддержки.

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно, к устройствам для проведения искусственной вентиляции легких (ИВЛ) и применяется в отделениях реаниматологии и интенсивной терапии клинических больниц и научно-исследовательских медицинских институтов.

Широко известны аппараты искусственного дыхания (искусственной вентиляции легких, управляемой вентиляции легких и пр.), основанные на замене воздуха в легких искусственными методами при прекращении или недостаточности естественной вентиляции (см. например, БМЭ, М, 1975 г. стр.422-425).

Недостатками известных устройств являются:

- узкие функциональные возможности,

- большие габаритно-весовые характеристики,

- отсутствие контроля работоспособности (исправности) во время использования.

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 устройства, выбранного за ближайший аналог, являются:

- невозможность реализации современных режимов вентиляционной поддержки с управляемым давлением,

- отсутствие средств для проведения вентиляции дыхательной смесью заданного состава,

- большие габаритно-массовые характеристики,

- значительный уровень шума при работе,

- низкие функциональные и эксплуатационные качества.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является расширение функциональных и эксплуатационных возможностей изделия.

Технический результат заключается в повышении качества режимов вентиляционной поддержки.

Задача решается, а технический результат достигается тем, что в аппарате искусственной вентиляции легких, содержащем генератор постоянного потока, линию вдоха с датчиками потока, давления и предохранительным клапаном, линию выдоха с управляемым клапаном выдоха и датчиком потока, тройник пациента, пневматически соединенный с линиями вдоха и выдоха, дополнительно установлены:

- регулируемый дроссель, установленный на выходе генератора постоянного потока,

- датчик концентрации кислорода, установленный на линии вдоха,

- первый обратный клапан, установленный на входе в управляемый клапан выдоха,

- блок подачи кислорода,

- модуль источника давления для управляемого клапана выдоха,

- выход регулируемого дросселя пневматически соединен с линией вдоха, а вход генератора постоянного потока - с блоком подачи кислорода и через второй обратный клапан - с линией вдоха,

- блок подачи кислорода выполнен в виде регулятора давления и первого пропорционального клапана с установленным на его выходе клапаном подсоса атмосферного воздуха,

- вход первого пропорционального клапана пневматически соединен с выходом регулятора давления,

- модуль источника давления для управляемого клапана выдоха выполнен в виде диафрагменной помпы, второго пропорционального электромагнитного клапана и пневмораспределителя,

- выход диафрагменной помпы пневматически соединен с входом второго пропорционального электромагнитного клапана и, через пневмораспределитель, - с управляющей полостью клапана выдоха.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатом заключается в том, что:

размещение регулируемого дросселя на выходе генератора постоянного потока позволяет обеспечить, в соответствии с установленными оператором параметрами ИВЛ, величину необходимой объемной скорости газового потока и независимость минутной вентиляции от давления в дыхательном контуре;

датчик концентрации кислорода, установленный на линии вдоха, позволяет контролировать концентрацию кислорода в подаваемой генератором постоянного потока дыхательной смеси;

дополнительно установленный блок подачи кислорода и его выполнение в виде регулятора давления и первого пропорционального клапана с установленным на его выходе клапаном подсоса атмосферного воздуха, а также соединение входа первого пропорционального клапана с выходом регулятора давления обеспечивают формирование поступающей на вдох пациенту кислородно-воздушной смеси заданного оператором состава;

первый обратный клапан, установленный на входе в управляемый клапан выдоха, обеспечивает в режиме самостоятельного дыхания поступление на вдох пациенту кислородно-воздушной смеси заданного состава от блока подачи кислорода;

соединение выхода регулируемого дросселя с линией вдоха, а входа генератора постоянного потока - с блоком подачи кислорода и через второй обратный клапан - с линией вдоха, позволяют обеспечить подачу от генератора постоянного потока на вдох пациенту сформированной в блоке подачи кислорода дыхательной смеси заданного состава;

дополнительно установленный модуль источника давления для управляемого клапана выдоха позволяет коммутировать газовые потоки на вдохе и выдохе пациента в режимах управляемой вентиляции легких;

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).

Сущность заявляемого технического решения поясняется графическими изображениями, на которых представлены

на фиг.1 - принципиальная пневматическая схема аппарата,

на фиг.2 - блок-схема алгоритма работы аппарата.

Аппарат ИВЛ (фиг.1) содержит генератор 1 постоянного потока на базе регулируемой воздуходувки, регулируемый дроссель 2, линию 3 вдоха, датчик 4 потока, датчик 5 давления, линию 6 выдоха, управляемый предохранительный клапан 7 выдоха, датчик 8 потока, тройник 9 пациента, датчик 10 концентрации кислорода, первый обратный клапан 11, блок 12 подачи кислорода, регулятор 13 давления, первый пропорциональный электромагнитный клапан 14, клапан 15 подсоса атмосферного воздуха, предохранительный клапан 16, модуль 17 источника управляющего давления для управляемого предохранительного клапана 7 линии выдоха, диафрагменная помпа 18, второй пропорциональный электромагнитный клапан 19, пневмораспределитель 20, второй обратный клапан 21.

Работает устройство следующим образом.

Основным элементом аппарата является генератор 1 (фиг.1, 2) 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 и такую степень открытия регулируемого дросселя 2, 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 управляющего 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, обратный клапан 11 и датчик 8 потока, 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 второй обратный клапан 21 и клапан 15 подсоса атмосферного воздуха, а выдыхает через клапан 7 выдоха и датчик 8 потока.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить расширение функциональных и эксплуатационных возможностей аппарата ИВЛ, повышение качества режимов вентиляционной поддержки при улучшении интерфейса, открытой архитектуре и соответствии современным требованиям программного обеспечения.

1. Аппарат искусственной вентиляции легких, содержащий генератор постоянного потока, линию вдоха с датчиками потока, давления и предохранительным клапаном, линию выдоха с датчиком потока и управляемым клапаном выдоха, тройник пациента, пневматически соединенный с линиями вдоха и выдоха, отличающийся тем, что в него дополнительно введены регулируемый дроссель, установленный на выходе генератора постоянного потока, датчик концентрации кислорода, установленный на линии вдоха, первый обратный клапан, установленный на входе в управляемый клапан выдоха, блок подачи кислорода и модуль источника давления для управляемого клапана выдоха, причем выход регулируемого дросселя пневматически соединен с линией вдоха, а вход генератора постоянного потока - с блоком подачи кислорода и через второй обратный клапан - с линией вдоха.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что блок подачи кислорода выполнен в виде регулятора давления и первого пропорционального клапана с установленным на его выходе клапаном подсоса атмосферного воздуха.

3. Аппарат по п.2, отличающийся тем, что вход первого пропорционального клапана пневматически соединен с выходом регулятора давления.

4. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что модуль источника давления для управляемого клапана выдоха выполнен в виде диафрагменной помпы, второго пропорционального электромагнитного клапана и пневмораспределителя.

5. Аппарат по п.4, отличающийся тем, что выход диафрагменной помпы пневматически соединен с входом второго пропорционального электромагнитного клапана и через пневмораспределитель - с управляющей полостью клапана выдоха.