АППАРАТ ИСКУССТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ЛЕГКИХ Российский патент 2000 года по МПК A61H31/02 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для проведения искусственной вентиляции легких (ИВЛ), и найдет применение в условиях скорой помощи, экстремальной медицины, в анестезиологии, реаниматологии и интенсивной терапии при замещении временно утраченной вентиляционной функции организма.

Известен аппарат ИВЛ "Оксилог", фирма "Дрегер", содержащий редуктор, регулируемый генератор частоты вентиляции, регулятор минутного объема, пневмореле включения подачи дыхательного газа, клапан пациента, клапан рабочего давления, клапан сброса давления и легочный автомат, подключенный параллельно к автоматическому блоку искусственной вентиляции легких (см. проспект фирмы "Дрегер" P550312 от 02.12.85 г.).

Известный аппарат ИВЛ имеет существенные недостатки: отсутствует регулировка концентрации кислорода в дыхательной смеси, не обеспечивается положительное давление конца выдоха и отсутствует клапан дополнительного вдоха, что не позволяет пациенту сделать попытку вдоха из атмосферы при появлении собственного дыхания.

Известен также аппарат искусственной вентиляции легких (патент N 2084215, A 61 H 31/02, 1997 г.), содержащий генератор частоты вентиляции с регулятором частоты вентиляции, регулятор минутной вентиляции, инжектор, узел переключения режимов работы, клапанную коробку, узел резервной подачи дыхательного газа.

Для данного аппарата характерны существенные недостатки, которые значительно ограничивают эффективность его применения в медицинской практике. Так, в частности, он обеспечивает заданные значения концентрации кислорода в дыхательной смеси только в режиме ингаляции. Кроме того, давление сжатого кислорода, подаваемое на вход аппарата, составляет 0,4-1 МПа, что снижает надежность и безопасность аппарата. Подача на вход генератора частоты вентиляции с регулятором частоты вентиляции на его входе давления питания непосредственно от источника сжатого кислорода не позволяет поддерживать установленное значение частоты вентиляции из-за возможных его колебаний. Отсутствие измерителя давления в дыхательных путях пациента и предохранительного клапана дыхательного мешка снижает безопасность больного при проведении ИВЛ. В связи с тем что аппарат выполнен компактно с целью размещения его на маске, органы его управления расположены на лицевой панели и трех боковых поверхностях, что затрудняет работу с аппаратом, а масса аппарата оказывает большую нагрузку на лицо пациента.

Настоящее изобретение решает задачу обеспечения проведения управляемой ИВЛ, ИВЛ вручную и ингаляции кислородно-воздушной смесью заданной концентрации и поддержание ее значений в установленных диапазонах регулирования минутной вентиляции; стабильного поддержания установленных значений частоты вентиляции; повышения надежности и безопасности проведения ИВЛ.

Решение поставленной задачи достигается тем, что аппарат ИВЛ, содержащий генератор управляющих импульсов с регулятором частоты вентиляции, регулятор минутной вентиляции, переключатель режимов работы, распределитель потоков газа, орган управления ИВЛ вручную, клапан пациента, а также связанные с линией пациента клапан дополнительного вдоха, вход которого связан с атмосферой, предохранительный клапан, узел ингаляции, включающий дыхательный мешок, cогласно настоящему изобретению аппарат ИВЛ снабжен задатчиком концентрации, содержащим инжектор, двухпозиционный дозатор потока кислорода и воздуха, обратный клапан воздушной линии, обратный клапан сброса давления линии выхода инжектора, дроссель линии кислорода. Первый вход дозатора является первым входом задатчика концентрации и через обратный клапан соединен с атмосферой. Первый выход дозатора соединен с линией подсоса инжектора, линия питания которого соединена со вторым входом дозатора и является вторым входом задатчика концентрации, которая через орган управления ИВЛ вручную вторым его входом связана с выходом распределителя потока газа и первым его входом с третьим выходом переключателя режимов работы. Второй выход дозатора через дроссель соединен с линией выхода инжектора, которая является выходом задатчика концентрации и соединена с линией пациента. Аппарат снабжен стабилизатором давления, вход которого через второй канал переключателя режимов работы соединен с источником сжатого кислорода, а выход со входом генератора управляющих импульсов, выход которого соединен со вторым входом распределителя потока газа, первый вход которого соединен с первым выходом переключателя режимов, первый вход которого через регулятор минутной вентиляции соединен с источником сжатого кислорода. Аппарат снабжен измерителем давления, соединенным с линией пациента, при этом узел ингаляции дополнительно содержит предохранительный клапан и орган включения, установленные на линии дыхательного мешка.

Таким образом, технический результат настоящего изобретения заключается в том, что аппарат в режимах управляемой ИВЛ, ИВЛ вручную и ингаляции формирует кислородно-воздушную смесь с заданной концентрацией кислорода и поддерживает ее значения постоянными в установленных диапазонах регулирования минутной вентиляции, стабильно поддерживается установленная частота вентиляции, дыхательный мешок предохранен от чрезмерного раздувания, осуществляется контроль давления в дыхательных путях пациента. Патентуемый аппарат ИВЛ отличается расширенными функциональными возможностями, надежностью и безопасностью для пациента.

Изложенная сущность изобретения поясняется описанием и чертежами, где на фиг. 1 представлена пневматическая схема предлагаемого аппарата ИВЛ; на фиг. 2 - генератор управляющих импульсов с регулятором частоты вентиляции 1; на фиг. 3 - переключатель режимов работы 3, распределитель потока газа 4 и орган управления ИВЛ вручную 5; на фиг. 4 - клапан пациента 6; на фиг. 5 - задатчик концентрации 10; на фиг. 6 - узел ингаляции 13.

Аппарат ИВЛ содержит генератор управляющих импульсов с регулятором частоты вентиляции 1, регулятор минутной вентиляции 2, переключатель режимов 3, распределитель потока газа 4, орган управления ИВЛ вручную 5, клапан пациента 6, а также связанные с линией пациента 7 клапан дополнительного вдоха 8, вход которого связан с атмосферой, предохранительный клапан 9, задатчик концентрации 10, стабилизатор давления 11, измеритель давления 12, узел ингаляции 13. Первый вход задатчика концентрации 10 связан с атмосферой, второй вход с выходом органа управления ИВЛ вручную 5, а выход с линией пациента 7, которая связана с измерителем давления 12 и узлом ингаляции 13. Вход стабилизатора давления 11 через переключатель режимов 3 связан с источником кислорода, а выход со входом генератора управляющих импульсов с регулятором частоты вентиляции 1.

Генератор управляющих импульсов с регулятором частоты вентиляции 1 (фиг. 2) предназначен для формирования единичного и нулевого сигналов, соответствующих фазе вдоха и фазе выдоха с требуемой частотой и заданным соотношением времени вдоха ко времени выдоха, и состоит из трехмембранного реле 14, апериодического звена с регулируемым дросселем 15 и пневмоемкостью 16 и задатчика 17.

Регулятор минутной вентиляции 2 предназначен для регулирования и поддержания на заданном уровне давления сжатого кислорода, подаваемого на инжектор, и представляет собой регулятор типа "FESTO PNEUMATIC".

Переключатель режимов работы 3 выполнен в виде двухпозиционного пятилинейного пневмораспределителя (фиг. 3) и предназначен для соединения линии сжатого кислорода со входом стабилизатора 11, линии выхода регулятора минутной вентиляции 2 с первым входом распределителя потока газа 4 и перекрытия первого входа органа управления ИВЛ вручную 5 - в режиме управляемой ИВЛ и для соединения линии выхода регулятора минутной вентиляции 2 с первым входом органа управления ИВЛ вручную 5 и перекрытия первого входа распределителя потока газа 4 и линии сжатого кислорода, связанной со входом стабилизатора 11 - в режиме ИВЛ вручную.

Распределитель потока газа 4 предназначен для додачи в фазе вдоха потока сжатого кислорода через орган управления ИВЛ вручную 5 на второй вход задатчика концентрации 10 и соединения с атмосферой линии, соединяющей выход распределителя потока газа 4 и второй вход задатчика концентрации 10 в фазе выдоха, и выполнен (фиг. 3) в виде трехмембранного реле без короткого замыкания.

Орган управления ИВЛ вручную 5 предназначен для перекрытия линии сжатого кислорода, идущей с первого выхода переключателя режимов работы 3 через распределитель потока газа 4 на его второй вход, и соединения линии сжатого кислорода, идущей с третьего выхода переключателя режимов работы 3 на его первый вход, со вторым входом задатчика концентрации 10 и выполнен (фиг. 3) в виде двухпозиционного трехлинейного распределителя.

Клапан пациента 6 предназначен для подачи кислородно-воздушной смеси в легкие пациента в фазе вдоха и отвода выдыхаемого газа в атмосферу в фазе выдоха с возможностью создания положительного давления конца выдоха (ПДКВ) и выполнен (фиг. 4) в виде нереверсивного клапана, на линии выдоха которого ступенчато устанавливаются калиброванные отверстия 18, соответствующие заданным значениям ПДКВ.

Линия пациента 7 представляет собой шланг вдоха, объединенный с трубкой для измерения давления в дыхательном контуре, и служит для присоединения клапана пациента 6 к аппарату.

Клапан дополнительного вдоха 8 и предохранительный клапан 9 предназначены соответственно для возможности пациенту сделать самостоятельный вдох в любой фазе дыхательного цикла и для ограничения максимального уровня давления в дыхательном контуре и реализованы в аппарате: клапан дополнительного вдоха - в виде самодействующего грибкового клапана (см. тA5.150.102), а предохранительный клапан - в виде гравитационно-пружинного клапана (см. АФИН. 306577.003).

Задатчик концентрации 10 предназначен для формирования кислородно-воздушной смеси с заданной концентрацией кислорода и поддержания ее значений постоянными в установленных диапазонах регулирования минутной вентиляции. Задатчик концентрации 10 (фиг. 5) включает инжектор 19, дозатор потоков кислорода и воздуха 20, обратный клапан воздушной линии 21, обратный клапан сброса давления 22 и дроссель линии кислорода 23. Инжектор 19 формирует кислородно-воздушную смесь, дозатор потока 20 регламентирует через первый канал и обратный клапан 21 величину потока подсасываемого воздуха, а через второй канал и дроссель 23 величину потока кислорода, подаваемого в линию выхода инжектора 19. Сброс давления из линии инжектора в фазе выдоха осуществляется через обратный клапан 22.

Стабилизатор давления 11 предназначен для создания стабильного давления питания генератора управляющих импульсов с регулятором частоты вентиляции на уровне 0,14 МПа, что обеспечивает независимое регулирование частоты вентиляции и представляет собой стабилизатор СВ6-336.

Измеритель давления 12 предназначен для измерения давления в линии пациента и представляет собой указатель давления медицинский УДМ-60.

Узел ингаляции 13 предназначен для осуществления режима ингаляции и состоит (фиг. 6) из дыхательного мешка 24, предохранительного клапана 25 для ограничения создаваемого в нем давления, реализуемого в виде гравитационного клапана и органа подключения 26 мешка к линии пациента, реализованного в виде двухпозиционного двухлинейного переключателя.

Аппарат ИВЛ работает следующим образом. Аппарат подключается к внешнему источнику сжатого кислорода. Кислород под давлением 0,4 МПа поступает на вход регулятора минутной вентиляции 2 (фиг. 1), с выхода которого под давлением от 0 до 0,25 МПа, в зависимости от требуемой минутной вентиляции, на первый вход переключателя режимов работы 3. Также под давлением 0,4 МПа сжатый кислород через второй вход и второй выход переключателя режимов работы 3 поступает на вход стабилизатора давления 11, с выхода которого кислород под давлением 0,14 МПа поступает на вход генератора управляющих импульсов с регулятором частоты вентиляции 1, выход которого связан со вторым входом распределителя потока газа 4.

В режиме управляемой ИВЛ на выходе генератора управляющих импульсов с регулятором частоты вентиляции 1 формируется единичный или нулевой сигналы, определяющие фазу соответственно вдоха и выдоха. При наличии единичного сигнала распределитель потока газа 4 переключается в положение вдоха и сжатый кислород через вход и второй выход органа управления ИВЛ вручную 5 поступает на второй вход задатчика концентрации 10. При прохождении кислорода через сопло инжектора 19 (фиг. 5) происходит подсос воздуха из атмосферы через обратный клапан 21 через дозатор 20 и поступает в линию пациента 7 (фиг. 1), образуя с кислородом кислородно-воздушную смесь, которая через клапан пациента 6 поступает в легкие пациента.

По истечении заданного времени вдоха генератор управляющих импульсов с регулятором частоты вентиляции 1 переключается в положение выдоха, чему соответствует нулевой сигнал на его выходе. Под действием этого сигнала распределитель потока газа 4 переключается в положение, соответствующее выдоху. При этом прекращается подача кислорода на второй вход задатчика концентрации 10, остатки кислородно-воздушной смеси из линии пациента стравливаются в атмосферу через обратный клапан 22 (фиг. 5), а остатки сжатого кислорода из линии питания инжектора 19 стравливаются в атмосферу через распределитель потока газа 4. Происходит акт выдоха.

По истечении заданного времени выдоха генератором управляющих импульсов с регулятором частоты вентиляции 1 вновь формируется на выходе единичный сигнал и цикл повторяется.

В режиме ИВЛ вручную переключатель режимов работы 3 перекрывает поступление сжатого кислорода на вход стабилизатора давления 11. Соединяет линию выхода регулятора минутной вентиляции 2 с первым входом органа управления ИВЛ вручную 5 и перекрывает линию первого входа распределителя потока газа 4. На второй вход распределителя потока газа 4 с генератора управляющих импульсов с регулятором частоты вентиляции 1 поступает только нулевой сигнал.

При нажатии кнопки органа управления ИВЛ вручную 5 сжатый кислород поступает на второй вход задатчика концентрации 10. Происходит формирование кислородно-воздушной смеси как и в режиме управляемой ИВЛ. Фаза вдоха длится до тех пор пока нажата кнопка. После возвращения кнопки в исходное положение поток сжатого кислорода на второй вход задатчика концентрации прекращается и остатки кислородно-воздушной смеси из линии пациента стравливаются в атмосферу через обратный клапан 22, а остатки сжатого кислорода через распределитель потока газа 4. Происходит фаза выдоха.

Формирование кислородно-воздушной смеси с концентрацией кислорода 50% и 90% происходит как в режиме управляемой ИВЛ, так и в режиме ИВЛ вручную.

Для получения дыхательной смеси с концентрацией кислорода 50% подсос воздуха происходит через обратный клапан 21 (фиг. 5) и первый канал дозатора 20, второй канал перекрыт.

Для получения дыхательной смеси с концентрацией кислорода 90% подсос воздуха происходит через обратный клапан 21 и дросселированный первый канал дозатора 20, а через его второй канал подается поток сжатого кислорода из линии питания инжектора 19 в линию его выхода через дроссель 23.

В режиме ингаляции переключатель режимов 3 устанавливается в положение ИВЛ вручную. Орган включения 26 (фиг. 6) устанавливается в рабочее положение. Кнопка органа управления ИВЛ вручную 5 (фиг. 1) находится в нажатом состоянии. Регулятором минутной вентиляция 2 устанавливается требуемая величина потока дыхательной смеси. Происходит наполнение дыхательного мешка 24 (фиг. 6) кислородно-воздушной смесью, которая при вдохе расходуется пациентом.

В режиме ингаляции также обеспечивается кислородно-воздушная смесь с концентрацией кислорода 50% и 90%,
Таким образом, разработанный аппарат ИВЛ, по сравнению с аппаратом искусственной вентиляции легких (патент N 2084215, A 61 H 31/02, 1997 г.), отличается более широкими функциональными возможностями, надежностью и безопасностью и обеспечивает формирование кислородно-воздушной смеси с заданной концентрацией кислорода в требуемых диапазонах регулирования минутной вентиляции в режимах управляемой ИВЛ, ИВЛ вручную и при ингаляции.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для проведения искусственной вентиляции легких (ИВЛ), и найдет применение в условиях скорой помощи, экстремальной медицины, в анестезиологии, реаниматологии и интенсивной терапии при замещении временно утраченной вентиляционной функции организма. Аппарат содержит генератор управляющих импульсов с регулятором частоты вентиляции, регулятор минутной вентиляции легких, переключатель режимов, распределитель потока газа, орган управления ИВЛ вручную, клапан пациента, линию пациента, клапан дополнительного вдоха, предохранительный клапан, задатчик концентрации, стабилизатор давления, измеритель давления, узел ингаляции. Технический результат состоит в расширении функциональных возможностей устройства. Аппарат в режимах управляемой ИВЛ, ИВЛ вручную и ингаляции формирует кислородно-воздушную смесь с заданной концентрацией кислорода и поддерживает ее значение постоянными в установленных диапазонах регулирования минутной вентиляции, стабильно поддерживается установленная частота вентиляции, дыхательный мешок предохранен от чрезмерного раздувания, осуществляется контроль давления в дыхательных путях пациента. 6 ил.

Аппарат искусственной вентиляции легких, содержащий генератор управляющих импульсов с регулятором частоты вентиляции, регулятор минутной вентиляции, переключатель режимов работы, распределитель потока газа, орган управления ИВЛ вручную, клапан пациента, связанный с линией пациента, которая связана с клапаном дополнительного входа, вход которого связан с атмосферой, предохранительный клапан, узел ингаляции, включающий дыхательный мешок, отличающийся тем, что аппарат снабжен задатчиком концентрации, содержащим инжектор, двухпозиционный дозатор потока кислорода и воздуха, обратный клапан воздушной линии, обратный клапан сброса давления линии выхода инжектора, дроссель линии кислорода, первый вход дозатора через обратный клапан соединен с атмосферой и является первым входом задатчика концентрации, первый выход дозатора соединен с линией подсоса инжектора, линия питания которого соединена со вторым входом дозатора и является вторым входом задатчика концентрации, которая через орган управления искусственной вентиляции легких вручную вторым его входом связана с выходом распределителя потока газа и первым его входом с третьим выходом переключателя режимов работы, второй выход дозатора через дроссель соединен с линией выхода инжектора, которая является выходом задатчика концентрации и соединена с линией пациента, аппарат также снабжен стабилизатором давления, вход которого через второй канал переключателя режимов работы соединен с источником сжатого кислорода, а выход со входом генератора управляющих импульсов, выход которого соединен со вторым входом распределителя потока газа, первый вход которого соединен с первым выходом переключателя режимов, первый вход которого через регулятор минутной вентиляции соединен с источником сжатого кислорода, аппарат снабжен измерителем давления, соединенным с линией пациента, а узел ингаляции дополнительно содержит предохранительный клапан и орган включения, установленные на линии дыхательного мешка.