АППАРАТ ИСКУССТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ЛЕГКИХ Российский патент 1997 года по МПК A61H31/02 

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к аппаратам искусственной вентиляции легких [ИВЛ] работающим по частоте, с регулируемыми параметрами дыхания и применяемым для проведения ИВЛ и ингаляции в условиях скорой помощи, спасательных служб и больницы.

Известен аппарат ИВЛ "Пневпак" [1] представляющий собой генератор пневматических импульсов и содержащий распределительный золотник с различными площадями, полости переменного объема с дифференциальными поршнями, наполняемые через регулируемые дроссельные устройства, и дроссельное устройство, настроенное на определенный поток дыхательного газа. Дифференциальные поршни выполняют функцию переключения распределительного золотника и соответственно переключения аппарата по фазам дыхания.

Недостатком аппарата "Пневпак" являются зависимость минутной вентиляции от регулировки времени входа и выхода и их соотношения и довольно большая масса. Аппарат выполняет одну функцию ИВЛ.

Известен также дыхательный аппарат [2] содержащий управляемый блок времени с источником газа, регулирующие вентили частоты дыхания и потока, связанные друг с другом через элементы зацепления, клапаны пациента, рабочего давления и сброса давления.

Частота вентиляции регулируется вентилем частоты дыхания, а дыхательный объем вентилем потока. Отношение продолжительностей вдоха и выдоха выбрано постоянным и определяется величинами емкостей в линиях управления переключающего клапана подачи дыхательного газа пациенту.

Недостатком аппарата является то, что при очевидном упрощении управления аппарат лишен возможности обеспечения независимой установки частоты вентиляции и дыхательного объема из-за жесткой связи вентилей регулировки указанных параметров. В то же время физиология каждого отдельного пациента требует установки конкретных независимых значений параметров дыхания.

Известен дыхательный аппарат [3] созданный на базе стандартных пневмоэлементов и содержащий регулятор, два пневмореле, инвертор-усилитель, устройство для подсоединения к дыхательным путям пациента, переменный дроссель для регулировки частоты дыхания и вентиль для изменения минутной вентиляции. Соотношение продолжительности вдоха и выдоха регулируется порогом срабатывания инвертора усилителя.

При неизменном положении вентиля минутной вентиляции и изменении порога срабатывания инвертора доля времени его включенного состояния в цикле дыхания при искусственной вентиляции легких является переменной и, следовательно, минутная вентиляция также будет изменяться.

Известен дыхательный аппарат "Оксилог" [4] выпускаемый немецкой фирмой "Дрегер". Аппарат кроме искусственной вентиляции легких обеспечивает легочно-автоматическую подачу дыхательного газа.

Аппарат содержит редуктор, регулируемый генератор частоты вентиляции [ГВЧ] с пневмотумблером включения, регулятор минутного объема, пневмореле включения подачи дыхательного газа, клапаны пациента [нереверсивный] рабочего давления, сброса давления и легочный автомат, подключенный параллельно к автоматическому блоку искусственной вентиляции легких. Аппарат имеет независимые регулировки минутного объема и частоты вентиляции, при постоянном отношении продолжительностей вдоха и выдоха 1:1,5. Параллельное подсоединение легочного автомата к блоку искусственной вентиляции легких обеспечивает его включение в любой фазе дыхания при дыхательной попытке пациента.

Однако при отсутствии давления на входе в аппарат и клапана дополнительного вдоха пациент при появлении собственного дыхания лишен возможности сделать попытку вдоха из атмосферы, что снижает резервные функциональные возможности аппарата. Кроме того, в аппарате нет регулировки процентного содержания кислорода в дыхательном газе при работе в режиме ингаляции.

Одновременно большое количество конструктивных элементов увеличивает габариты и массу аппарата.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности, получение независимо регулируемых параметров ИВЛ и обеспечение функций ингаляции и резервной подачи дыхательного газа, что расширит функциональные возможности аппарата.

Для достижения указанной цели генератор частоты вентиляции [ГЧВ] выполнен в виде двухпозиционного клапанного устройства, управляемого трехплечим подпружиненным рычагом, одно из плеч которого расположено между двумя жестко скрепленных между собой поршней, установленных в корпусе и образующих с его стенками полости, соединенные через дроссельно-мембранные элементы с выходами двухпозиционного клапанного устройства, которые в свою очередь соединены с управляющими полостями узла включения инжектора, а узел переключения режимов работы выполнен в виде золотника, соединяющего источник давления с входом регулятора минутной вентиляции и с входом двухпозиционного клапанного устройства через регулятор частоты вентиляции, и линию подсоса инжектора с атмосферой через дозированные отверстия.

Независимые регулировки минутной вентиляции и частоты вентиляции при фиксированном значении отношения продолжительностей вдоха и выдоха обеспечиваются за счет разделения линий подвода выходного давления регуляторов к инжектору и генератору частоты вентиляции и отсутствия взаимного влияния на работу друг друга.

Одновременно устройство резервной подачи дыхательного газа расположено между источником питания и инжектором и позволяет осуществить быстрый раздув легких пациента или обеспечить быстрое наполнение дыхательного мешка при ингаляции.

Для сохранения объемной подачи дыхательного газа при ИВЛ и ингаляции, золотник переключателя режимов работы содержит дозирующий элемент определенного сечения.

Размещение узла переключения режимов работы на линии входа в аппарат позволяет выполнить отключение ГЧВ при ингаляции и рационально использовать его ресурс.

Размещение устройства резервной подачи вне линий регулирования параметров вентиляции в случае нарушения работоспособности регуляторов или ГЧВ обеспечивает дополнительную резервную функциональную возможность аппарата.

Сущность изобретения поясняется чертежами на рис.1 3, где представлена принципиальная схема аппарата ИВЛ.

Аппарат состоит из генератора частоты вентиляции 1, узлов переключения режимов работы 2, включения инжектора 3, регуляторов минутной вентиляции 4, частоты вентиляции 5, клапанной коробки 6, выполняющий функцию узла для подсоединения к пациенту, и устройства резервной подачи 7.

ГЧВ 1 содержит двухпозиционное клапанное устройство 8 с клапаном 9 и двумя подпружиненными клапанами 10 и 11, трехплечий рычаг 12 и два жестко связанных поршня 13 и 14 с дроссельно-мембранными элементами 15 и 16. Одно из плеч рычага 12 размещено между поршнями 13 и 14, а два других плеча взаимодействуют с клапаном 9 и подпружиненным фиксатором 17.

Узел переключения режимов работы 2 имеет вращающийся золотник 18, размещенный в корпусе 19 и закрытый крышкой 20. В корпусе 19 вмонтирован фиксатор 21. В золотнике 18 расположены каналы для соединения источника давления с регуляторами 4 и 5, механизмами 3 и 7, а также дозировочные отверстия 29, 30 и 47 для соединения линии подсоса с атмосферой и источником давления.

Золотник 18 имеет три фиксированных положения ИВЛ, ИН 50 и ИН 100, соответствующих режимам работы аппарата, при автоматической ИВЛ, ингаляции дыхательной смесью с содержанием 50% кислорода и ингаляции чистым кислородом.

Узел включения 3 инжектора содержит нормально-открытый двухпозиционный клапан, жестко связанный с управляющей мембраной. Выход его соединен через обратный клапан 24 с инжектором 23.

Клапанная коробка 6 имеет в своем составе мембранный нереверсивный клапан 25, клапан рабочего давления 26, клапан дополнительного вдоха 27 и регулятор положительного давления конца выдоха [ПДКВ] 28.

Устройство резервной подачи 7 представляет собой подпружиненный клапан с кнопкой включения, перекрывающий линию 31 входного давления.

Автоматическая ИВЛ [рис. 1]
Золотник 18, выполненный заодно с маховичком, выходящим за пределы крышки 20, устанавливается в положение ИВЛ. При этом золотник 18 своими каналами 32 и 33 обеспечивает соответственно соединение линий 34 и 35, 36 и 37, а отверстием 29 линии подсоса 38 инжектора 23 с атмосферой.

Кислород от источника с давлением 0,4-1 МПа поступает к регуляторам 4 и 5 по каналам 22, 39, 40 и 34, 35. При открытии регулятора 4 газ по каналам 36, 33 и 37 подводится к узлу включения 3 инжектора, а при открытии регулятора 5 на вход ГЧВ 1.

Клапан 9, поджатый рычагом 12 с помощью фиксатора 17 к правому седлу, обеспечивает подвод давления в управляющую полость 41 и к дроссельно-мембранному элементу 16. Кислород через открытый клапан узла включения 3 и обратный клапан 24 поступает к инжектору 23. Последний, подсасывая атмосферный воздух через дозированное отверстие 29 по линии 38, подает газовую смесь через нереверсивный клапан 25 в маску 43. Происходит акт вдоха.

Максимальное давление, создаваемое аппаратом, ограничено клапаном рабочего давления 26.

Одновременно идет наполнение полости 44 через дроссельно-мембранный элемент 16. Поршень 14 перемещается влево до тех пор, пока не преодолеет усилие подпружиненного фиксатора 17. Клапан 9 перебрасывается влево и обеспечивает подвод давления в управляющую полость 42 и к дроссельно-мембранному элементу 15. Клапан включения 3 перекрывает поступление кислорода к инжектору 23. Одновременно с переключением клапана 9 открывается клапан 10 и происходит сброс давления из полостей 41 и 44 в линию подсоса инжектора. Аппарат переключился на выдох.

Происходит сброс давления из легких пациента через нереверсивный клапан 25 в атмосферу. При необходимости величина положительного давления в легких пациента в конце выдоха [ПДКВ] может устанавливаться регулятором ПДКВ 28. В то же время идет накопление полости 45 через дроссельно-мембранный элемент 15.

Поршень 14 перемещается вправо до тех пор, пока не преодолеет усилие подпружиненного фиксатора 17. Клапан 9 перебрасывается вправо. Акт выдоха закончился, и цикл дыхания повторяется снова.

При наличии попытки вдоха пациента в любом акте дыхания, а также при нехватке объемной подачи предусмотрен клапан дополнительного вдоха 27 для забора недостающего воздуха из атмосферы.

Для обеспечения раздува легких при ИВЛ [5] или быстрого наполнения дыхательного мешка при ингаляции имеется устройство резервной подачи 7 для подвода кислорода к инжектору 23 непосредственно от входной линии аппарата, минуя регулятор 4. При этом узел включения 3 инжектора и регулятор 4 защищены обратным клапаном 24 от чрезмерного воздействия входного давления.

Скорость наполнения полостей 44 и 45 управляется регулятором 5, который определяет частоту минутной вентиляции. Проходные сечения дросселей элементов 15 и 16 определяют время наполнения полостей 44 и 45, то есть время актов вдоха и выдоха, а соотношение этих сечений соответственно соотношение этих времен.

Регулятором 4 устанавливается подача кислорода к инжектору 23 и, следовательно, величина минутной ингаляции.

Кислородно-воздушная ингаляция [рис. 2]
Ингаляция обеспечивается с применением дыхательного мешка 46, который устанавливается с помощью угольника в гнездо клапанной коробки вместо пробки.

При установке маховичка переключателя режимов работы на отметку ИН 50 [рис. 2] золотник 18 соединяет каналы 36 и 37 через дюзу 47, при этом каналы 34 и 35 разобщены, а линия подсоса инжектора 23 соединяется с атмосферой через дозированное отверстие 30. ГЧВ 1 из работы выключается.

Кислород по каналам 22, 39 и 40 подводится к регулятору 4 и далее по каналу 36 через дюзу 47 в канал 37, а затем через нормально-открытый клапан узла включения 3 поступает к инжектору 23. Последний подсасывает по каналу 38 через дозированное отверстие 30 атмосферный воздух и подает газовую смесь с постоянным расходом в клапанную коробку 6 и далее в дыхательный мешок 46.

Регулирование объемного потока осуществляется регулятором 4.

При вдохе происходит отбор газовой смеси из мешка 46. Выброс выдыхаемого газа производится через нереверсивный клапан 25 в атмосферу.

При проведении ингаляции чистым кислородом [рис. 3] маховичок золотника 18 устанавливается на отметку ИН 100. Каналы 34 и 35 разобщены, канала 36, 37 и 38 соединены золотником 18 с помощью каналов с дюзой 47. Одновременно линия подсоса атмосферного воздуха перекрывается. Кислород поступает к инжектору 23 по каналу 37 через нормально открытый клапан узла включения 3 к соплу инжектора и через дюзу 47 по каналу 38 в линию подсоса инжектора и далее в дыхательный мешок 46.

Регулирование объемного потока кислорода осуществляется как и в остальных случаях, регулятором 4. Проходное сечение дюзы 47 подобрано таким образом, что величина объемного потока, подаваемого в маску, в режиме работы ИВЛ и ингаляции при неизменном положении регулятора 4 остается постоянной.

Источники информации:
1. Журнал "Anaesthesia", 1977, Volume 32, pages 34-40.

2. Патент ФРГ 2735555, МКИ A 61 M 16/00, опубл. 09.09.82 г.

3. А.с. СССР 1156686, МКИ A 61 H 31/02, опубл. 23.05.85 г.

4. Проспект фирмы "Драгер" P550312 от 02.12.85 г.

5. Зильбер А.П. "Искусственная вентиляция легких при острой дыхательной недостаточности", Москва, изд. Медицина, 1978, стр. 88.

Использование: аппарат искусственной вентиляции легких (ИВЛ), работающий на частоте, с независимо регулируемыми параметрами дыхания применяется для проведения ИВЛ и ингаляции в условиях скорой помощи, спасательных служб и больницы. Сущность изобретения: аппарат содержит генератор частоты вентиляции (ГЧВ), узлы переключения режимов работы, включения инжектора, регуляторы минутной вентиляции, частоты вентиляции, инжектор, клапанную коробку и узел подачи дыхательного газа. ГЧВ выполнен в виде двухпозиционного клапана, управляемого подпружиненным трехплечим рычагом, двух жестко связанных поршней и дроссельно-мембранных элементов. Узел переключения режимов работы выполнен в виде золотника, соединяющего регуляторы минутной вентиляции и частоты вентиляции с источником давления и линию подсоса инжектора с атмосферной. Узел подачи дыхательного газа размещен на линии, соединяющей инжектор с источником давления. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Аппарат искусственной вентиляции легких, содержащий генератор частоты вентиляции с регулятором частоты вентиляции на его входе, регулятор минутной вентиляции, соединенный с входом инжектора через узел его включения, узел переключения режимов работы и клапанную коробку, отличающийся тем, что генератор частоты вентиляции содержит двухпозиционное клапанное устройство с клапаном переключения и двумя подпружиненными клапанами сброса давления, два жестко скрепленных между собой поршня, образующих со стенками корпуса полости, два дроссельно-мембранных элемента и подпружиненный фиксатором трехплечий рычаг, одно из плеч которого взаимодействует с клапаном переключения, конец другого рычага расположен между поршней, при этом выходы двухпозиционного клапанного устройства соединены с управляющими полостями узла включения инжектора и через дроссельно-мембранные элементы с поршневыми полостями, а узел переключения режимов работы выполнен в виде золотника, соединяющего источник давления с входом регулятора минутной вентиляции и входом двухпозиционного клапанного устройства через регулятор частоты вентиляции и линию подсоса инжектора с атмосферой через дозированные отверстия. 2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен узлом резервной подачи дыхательного газа и обратным клапаном, при этом узел резервной подачи размещен между источником давления и инжектором, а обратный клапан между инжектором и узлом его включения. 3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что золотник переключения режимов работы снабжен дозирующим элементом для сохранения объемной подачи при переходе от искусственной вентиляции легких к ингаляции. 4. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что клапанная коробка снабжена клапаном для обеспечения дополнительной подачи воздуха из атмосферы.