Аппарат для искусственной вентиляции легких фаза
Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к аппаратам искусственной управляемой или вспомогательной вентиляции легких (ИВЛ) и ингаляционного наркоза у взрослых и детей старше 6 лет, также может быть использован в процессе реанимации в условиях клинических больниц и научно-исследовательских медицинских институтов. Технической задачей является расширение функциональных эксплуатационных возможностей и повышение качества за счет повышенной автоматизации, оптимальной структуры и мощной программной поддержки. С этой целью предлагается «Аппарат для искусственной вентиляции легких» (далее по тексту аппарат для ИВЛ), 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, ручной пульт управления, модуль оксиметра пульсового, модуль питания бесперебойный с аккумуляторной батареей, первая, вторая, третья, четвертая и пятая информационные шины, первая, вторая и третья управляющие шины, шина питания и шина последовательного интерфейса, при этом электродвигатель через редуктор соединен с крыльчаткой и воздуходувкой, которые через датчик оборотов и датчик потока соответственно соединены первой и пятой информационными шинами с модулем управления ИВЛ, с которым второй информационной шиной соединен выход модуля оксиметра пульсового, третьей информационной шиной - выход измерителя давления в магистрали пациента, четвертой информационной шиной - выход ручного пульта управления; модуль управления ИВЛ первой управляющей шиной соединен с модулем управления электродвигателем, второй управляющей шиной -
с клапаном выхода с регулятором PEEP, а шина последовательного интерфейса предназначена для соединения с центральным пультом и мониторингом; бесперебойный блок питания шиной питания соединен с модулем управления ИВЛ, с модулем управления электродвигателем и с модулем оксиметра пульсового; 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.
Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к аппаратам искусственной управляемой или вспомогательной вентиляции легких (ИВЛ) и ингаляционного наркоза у взрослых и детей старше 6 лет, также может быть использован в процессе реанимации в условиях клинических больниц и научно-исследовательских медицинских институтов.
Широко известны аппараты искусственного дыхания (искусственная вентиляция легких, управляемая вентиляция легких и пр.), основанные на перемещающемся или непрерывном замене воздуха в легких искусственными методами при прекращении или недостаточности естественной вентиляции, см. например, БМЭ, М, 1975 г. стр.422-425.
Недостатком этих аппаратов является недостаточные функциональные возможности, громоздкость, т.е. большие габаритно-массовые характеристики, нет контроля работоспособности (исправности) во время использования.
Известен аппарат искусственной вентиляции легких, содержащий генератор входа и электронный блок управления, включающий устройство задания параметров вентиляции и устройство формирования сигналов управления, отличающийся тем, что аппарат дополнительно включает датчики давления и скорости потока, электрические выходы которых являются электрическими входами блока управления, а устройство формирования сигналов управления включает мультиплексор, устройство формирования сигналов управления временными параметрами вентиляции, преобразователь сигналов датчиков давления и скорости потока и ШИМ-генератор, при этом первый вход устройства формирования сигналов управления амплитудой скорости потока соединен с первым выходом мультиплексора, а второй вход - с первым выходом преобразователя, первый вход устройства
формирования временными параметрами соединен со вторым выходом мультиплексора, а второй вход - со вторым выходом преобразователя, при этом первый выход устройства формирования сигналов управления амплитудой скорости потока соединен с первым входом ШИМ-генератора, а его второй выход - с выходом устройства формирования сигналов управления временных параметров, а выход ШИМ-генераторов соединен с генератором вдоха, см. патент РФ ¹2119323.
Недостатком данного аппарата является недостаточная эффективность, малое число выполняемых функций, отсутствие самоконтроля во время работы.
Известен аппарат искусственной вентиляции легких, см. заявку на изобретение ¹96119404/14, БИ ¹35, 20.12.98 г., содержащий задатчик рабочего давления газа и прерыватель потока газа, управляемого через электронный ключ сигналами электронного блока управления, содержащего микропроцессорный контроллер с задатчиками параметров вентиляции и схемой отображения заданных параметров, отличающийся тем, что задатчик рабочего давления газа и прерыватель потока газа выполнены в виде пропорционального электропневматического регулятора (ПЭПР), пневматический вход которого соединен с источником сжатого газа, первый пневматический выход - с линией пациента, а второй пневматический выход - с атмосферой, при этом ПЭПР выполнен в виде корпуса с гильзой и золотником, в котором расположены каналы прямой и обратной пневматической связи, перекрываемые золотником, закрепленным на толкателе электромагнита, установленного на корпусе, при этом микропроцессорный контроллер блока управления снабжен ШИМ-генератором, выход которого соединен с первым электрическим входом ПЭПР - ПРОТОТИП.
Недостатком этого аппарата является его механическая аппаратурная сложность, также малое число выполняемых функций, отсутствие встроенного контроля, отсутствие мониторинга состояния пациента во время проведения ИВЛ, т.е. низкие эксплуатационные качества.
Технической задачей полезной модели является расширение функциональных эксплуатационных возможностей и повышение качества за счет повышенной автоматизации, оптимальной структуры и мощной программной поддержки.
С этой целью предлагается «Аппарат для искусственной вентиляции легких ФАЗА» (далее по тексту аппарат для ИВЛ), 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, ручной пульт управления, модуль оксиметра пульсового, модуль питания бесперебойный с аккумуляторной батареей, первая, вторая, третья, четвертая и пятая информационные шины, первая, вторая и третья управляющие шины, шина питания и шина последовательного интерфейса, при этом электродвигатель через редуктор соединен с крыльчаткой и воздуходувкой, которые через датчик оборотов и датчик потока соответственно соединены первой и пятой информационными шинами с модулем управления ИВЛ, с которым второй информационной шиной соединен выход модуля оксиметра пульсового, третьей информационной шиной - выход измерителя давления в магистрали пациента, четвертой информационной шиной - выход ручного пульта управления; модуль управления ИВЛ первой управляющей шиной соединен с модулем управления электродвигателем, второй управляющей шиной - с клапаном выхода с регулятором PEEP, а шина последовательного интерфейса предназначена для соединения с центральным пультом и мониторингом; бесперебойный блок питания шиной питания соединен с модулем управления ИВЛ, с модулем управления электродвигателем и с модулем оксиметра пульсового; 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.
На фиг.1 приведена пневматическая схема изобретения, на фиг.2 -принципиальная структурная схема, на которых изображено: 1 - тройник пациента, 2 - датчик оборотов двигателя, 3 - воздуходувка, 4 - предохранительный клапан, 5 - датчик потока, 6 - измеритель давления в магистрали пациента, 7 - клапан выдоха с регулятором PEEP, 8 - крыльчатка, 9 - электродвигатель, 10 - модуль управления электродвигателем, 11 - модуль управления аппаратом ИВЛ (микроконтроллер - МК), 12 - ручной пульт управления (ПДУ), 13 - модуль оксиметра пульсового (МОП), 14 -блок питания бесперебойный, 15 - аккумуляторная батарея (АК), четыре информационные шины и три управляющих, также шины питания и шину последовательного интерфейса RS-232C.
Аппарат для ИВЛ имеет следующие соединения: электродвигатель 9 через редуктор 16 соединен с крыльчаткой 8 и воздуходувкой 3, которые через датчик оборотов 2 и датчик потока 5 соответственно соединены первой и пятой информационными шинами с модулем управления ИВЛ 11, с которым второй информационной шиной соединен выход модуля оксиметра пульсового 13, третьей информационной шиной - выход измерителя давления в магистрали пациента 6, четвертой информационной шиной - выход ручного пульта управления 12; модуль управления ИВЛ 11 первой управляющей шиной соединен с модулем управления электродвигателем 10, второй управляющей шиной - с клапаном выхода с регулятором PEEP 7, а шиной последовательного интерфейса с центральным пультом и мониторингом, которые условно не показаны; бесперебойный блок питания 14 шиной питания соединен с модулем управления ИВЛ 11, с модулем управления электродвигателем 10 и с модулем оксиметра пульсового 13;
тройник пациента 1 соединен одним выходом через предохранительный клапан 4 с измерителем давления в магистрали пациента 6, а другим выходом
- с клапаном выдоха с регулятором PEEP 7, кроме того датчик оборотов двигателя 2 соединен с модулем управления электродвигателем 10, входом аппарата является «SpO2» и «выдох» пациента, а выходом - выход воздуходувки и «отработанная смесь».
Составные части аппарата могут быть выполнены на следующих механических и электро- радиоэлементах: тройник пациента 1, крыльчатка 8, воздуходувка 3, клапан выдоха с регулятором PEEP. Код 1901 «Полный каталог для дыхательной терапии», Intersurgical, издание 3, 2000/2001; датчик оборотов двигателя 2, Оптодатчик TCSS 1100, Каталог «Temic Semiconductors», Telefunken Semiconductors, Rev. Al, 14-Jun-96, стр.1 (7); датчик потока 5, Термоанемометр СТ1-19, Справочник «Резисторы», Москва, «Радио и связь» 1991 стр.437; измеритель давления в магистрали пациента 4, датчик давления МРХ 2010 Motorola, каталог «Sensor Device Data», Motorola Inc. 1995, стр.2-26; электродвигатель 9 - любой бесколлекторный; модуль управления (плата контроллера) 11 и модуль управления электродвигателем 10, см. журнал «Микроконтроллеры семейства РIС 16» фирмы Microchip, русское издание, г. Екатеринбург, 1996 г.; блок питания 14 бесперебойный, собственного изготовления.
Аппарат для ИВЛ «ФАЗА» работает следующим образом.
Основу аппарата составляет воздуходувка 3 - генератор воздушного (потока (компрессор). Воздуходувка - типовая для всех аппаратов ИВЛ. Шесть мехов со сдвигом в 60° создают постоянный поток. За работой воздуходувки следят два датчика: - датчик потока 5 и - датчик скорости (оборотов двигателя) 2. В случае непредвиденных ситуаций (отсутствие потока газа, отсутствие вращения крыльчатки 8, закрепленной на валу электродвигателя, срабатывает предупредительная звуковая и световая сигнализация с выводом кода аварии на цифровое табло аппарата (на чертеже условно не показана). Воздуходувка работает в старт/стоповом режиме. Во время цикла выдоха воздуходувка остановлена, небольшие потоки (объемы вдоха) отрабатываются уменьшенными оборотами двигателя,
а не переключением клапанов. Данный режим позволяет на порядок увеличить ресурс воздуходувки из-за снижения нагрузки на подшипники, меха.
Проводится в движение воздуходувка с помощью бесколлекторного электродвигателя 9. В систему обратной связи включен датчик скорости 2 с крыльчаткой 8, расположенной на валу двигателя. Сигнал с датчика скорости обрабатывается модулем управления электродвигателем 5, который поддерживает режимы работы заданные модулем управления 11 при изменении нагрузки на валу воздуходувки 3. Поскольку крыльчатка 8 имеет 60 прорезей, а передаточное число от шкива электродвигателя 9 к шкиву воздуходувки 3 равно 1:10, то получается, что один цикл работы воздуходувки 3 (один оборот) можно разбить на 600 частей. Поскольку объем каждого меха известен, то имеется возможность проконтролировать поданный объем с точностью до 1 кубического см.
Модуль управления 11 пересчитывает данные с крыльчатки 8 и выдает реальные значения объема вдоха на цифровое табло.
Модуль управления 11 осуществляет также управление клапаном «Выдох» по заданной программе.
Пульт дистанционного управления - ПДУ 12 используется в режиме «SPONT» при ручном управлении дыханием пациента.
Давление в магистрали пациента измеряется датчиком давления 6 и обрабатывается модулем управления 11.
С помощью выносного пальцевого датчика оксиметром пульсовым 13 производится замер пульса и сатурации кислорода в крови пациента. Информация передается в процессор модуля управления 11 и выводится на цифровое табло аппарата.
Предохранительный клапан 4 не позволяет развить давление в магистрали пациента больше 100 см вод. ст. в случае непредвиденных ситуаций. Комбинация двух датчиков: датчика потока 5 и датчика давления 6 в магистрали пациента позволяет процессору аппарата регистрировать попытку
вдоха пациента или по давлению или по потоку или по двум этим сигналам одновременно даже при наличие остаточного давления в магистрали пациента (PEEP). Блок питания 14 с бесперебойным блоком на аккумуляторе 15 позволяет работать от сети переменного напряжения - от 90 до 225 В, от борт сети (постоянное напряжение) автомобиля или самолета - от 12 до 45 В, и от аккумуляторной батареи, в зависимости от режима работы аппарата, - 2-3 часа. При наличии любой сети происходит автоматическая подзарядка аккумуляторной батареи.
Аппарат для искусственной вентиляции легких (ИВЛ), 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, отличающийся тем, что в него введены: модуль управления электродвигателем, модуль управления ИВЛ, ручной пульт управления, модуль оксиметра пульсового, модуль питания бесперебойный с аккумуляторной батареей, первая, вторая, третья, четвертая и пятая информационные шины, первая, вторая и третья управляющие шины, шина питания и шина последовательного интерфейса, при этом электродвигатель через редуктор соединен с крыльчаткой и воздуходувкой, которые через датчик оборотов и датчик потока соответственно соединены первой и пятой информационными шинами с модулем управления ИВЛ, с которым второй информационной шиной соединен выход модуля оксиметра пульсового, третьей информационной шиной - выход измерителя давления в магистрали пациента, четвертой информационной шиной - выход ручного пульта управления; модуль управления ИВЛ первой управляющей шиной соединен с модулем управления электродвигателем, второй управляющей шиной - с клапаном выхода с регулятором PEEP, а шиной последовательного интерфейса с центральным пультом и мониторингом, которые условно не показаны; бесперебойный блок питания шиной питания соединен с модулем управления ИВЛ, с модулем управления электродвигателем и с - модулем оксиметра пульсового; 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.
