АППАРАТ ДЛЯ ИСКУССТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ЛЕГКИХ Советский патент 1970 года по МПК A61H31/00 

Аппараты для искусственной вентиляции легких, содержащие переключающее устройство, снабженное струйным элементом с каналами управления, узел меха, регуляторы и клапаны, известны.

Предлагаемый аппарат отличается от известных тем, что в его переключающем устройстве установлены усилитель н пневматические реле, узел меха снабжен краном переключения с полузакрытой систелп 1 на полуоткрытую и мембранным клапаном вдоха. Каждый из каналов унразления струйного элемента нереключением аппарата со вдоха на выдох соединен с соплом одного из пневматических реле давления или объема, а каждый из каналов управления струйного элемента переключением аппарата с выдоха на вдох соединен с соплом одного из пневматических реле разрежения или соотношения времени вдоха ко времени выдоха. Такое выполнение аппарата позволяет проводить управляемое и вспомогательное дыхание по объему и давлению во время наркоза но любой системе дыхания.

Независимое регулирование параметров дыхания от регулятора соопюшения времени вдоха ко времени выдоха обеспечивается тем, что реле соотношения и усилитель пневматической системы управления выполнены в виде герметичного корпуса, разделенного на две

камеры мембраной большой площади, жестко связанной с заслонками в виде мембран малой площади, установленных в отверстиях боковых стенок корпуса. При этом усилитель снабжен эжекторами, управляющие каналы которых посредством сопротивлений соединены с камерами реле соотношения, а к ним подключены управляемые клапаны онорожнения.

С целью получения малых дыхательных объемов заслонка реле объема выполнена в виде подпружиненной мембраны, установленной на неподвижной крышке меха и отделяющей его полость от атмосферы.

Для удаления в атмосферу избыточного газа из закрытой системы дыхания без какойлибо дополнительной настройки переключающий с иолузакрытой на нолуоткрытую систему дыхания кран выполнен в виде подвижного и неподвижного плоскнх дисков, соединенных подпружиненной общей осью, причем подвижный диск снабжен герметизирующей прокладкой, а ненодвижный диск - кольцевыми уплотнительными буртиками и мембранный клапан вдоха соединен с колоколом меха посредством одного из .}.эмкнутых ходов подвижного диска.

На фиг. 1 дана принциппальная схема предлагаемого аппарата; на фиг. 2 - схематическое изображение усилителя; на фиг. 3 - схематическое изображение крана переключения системы дыхания; на фиг. 4 показан неподвилсный диск этого крана, вид сверху; на фиг. 5 - подвижный диск того же крана, вид сверху; на фиг. 6 - совмещенное положение обоих дисков крана переключения при полуоткрытой системе дыхания; на фиг. 7 - совмеи;енное положение обоих этих дисков при полузакрытой системе дыхання. Описываемый аппарат состоит из системы управления, системы привода и узла меха. Основной частью системы управления является переключающее устройство, выполненное в виде струйного элемента «память /, мембранного усилителя 2 с эл екторами 5 н4, пневматических мембранных реле 5, 6, 7 w.8. Струйный элемент / обеспечивает два устойчивых состояиия струи, одно из которых соответствует акту вдоха, другое - акту выдоха. Струйный элемент имеет канал питания, выходные каналы Б и В-, четыре канала управления; У и У2 - для переключения струи из канала BI в канал BZ, С и Со - для переключения струи из канала В в канал В. Дополнительный канал обратной связи служит для поддержания струи в наклонном канале BZМембранный усилитель 2 (см. фиг. 2) выполнен в виде герметичного корпуса 9, разделенного на две камеры 10 и 11 мембраной 12 большой площади. Эта мембрана жестко связана осью 13 с заслонками 14 и 15 в виде мембран малой нлощадн, которые установлены в отверстиях боковых стенок корпуса 9. Выходные каналы fij н В струйного элемента подключены к камерам 10 н 11 усилителя. В управляющих каналах 16 и 17 эжекторов 3 II 4 создается давление разных знаков, которые зависят от взаимного положения выходных отверстий 18 и 19 диффузоров эжекторов и заслонок 14 и 15 усилителя. Для формирования сигналов переключения струйного элемента (см. фиг. 1) служат пневматические реле, выполненные в виде устройств типа «сопло-заслонка. Мембранное реле 5 обеспечивает подачу сигнала переключения с выдоха па вдох. Это переключение пропсходпт по 11стеченип време-ни, которое иропорционалыто предшествующему времени вдоха. Таким образом, мембранное реле 5 является реле соотношения продолжительности фаз. Конструкция его аналогична конструкции усилителя 2. Камеры 20 и 21 этого реле связаны с управ.яющимп каналами 16 и 17 через вентили 22 и 23. К камерам подключены управляемые резииовые клапаны 24 и 25, полости которых соедииены с управляющими каналами 16 и 17. Заслонка 26 взаимодействует с соплом 27, соединенным с каналом унравления У струйного элемента. Мембранное реле 6, в отличие от реле 5, однокамерное. Его камера 2S соединяется с дыхательной системой пациента. Реле обеснечнвает подачу сигнала переключения со вдоха на выдох при достижении в дыхательной системе определенного давления и является, таким образом, реле давления. Большая мембрана 29 служит заслонкой. Сопло 50 соединено с каналом С струйного элемента. При разном давлении заслонка перемещается за счет различного натяжения пружины 31, препятствующей замыканию устройства сонло-заслонка 29-30. Натяжение пружины 31 устанавливается с помощью регулятора давления 32. Мембранное реле 7 конструктивно аналогично реле 6. Камера 33 также сообщается с дыхательной системой пациента. Однако здесь заслонкой служит малая мембрана 34. Сопло 35 соединено с каналом Уг струйного элемента. Реле 7 переключает аппарат с выдоха па вдох при попытке пациента вдохпуть, т. е. является реле разреження. Чувствительность к откликанию устанавливается регулятором 36 за счет различного натяжения 37, оттягивающей заслонку 34 от сопла 35. Мембранное реле 8 переключает аппарат со вдоха на выдох после подачи пациенту определенного дыхательного объема и является реле объема. Сигнал переключения поступает от этого реле по каналу Са струйного элемента. Реле 8 расположено на узле меха. Таким образом, благодаря применению струйного элемента типа «память с четырьмя каналами управления аппарат обеспечивает переключение со вдоха на выдох по объему и давлению, переключение с В1з1доха на вдох по разрежению (при вспомогательном дыхании) и повремени (при управляемом). В систему управления входят также несколько установочных вентилей сонротивления и кран. С помощью вентиля 38 регулируется давление питания струйного элемента. Вентилем 39 устанавливается утечка в канале В струйного элемента для обеспечения устойчивого положения струи в этом канале. С помощью вентилей 40, 41, 42 и 43 регулируется величина сигналов переключения в каналах УЬ УЗ, GI и Сз. Краном 44 аппарат переключают с управляемого дыхания на вспомогательное. Соединению сопла 35 реле разрежения 7 с атмосферой соответствует режим управляемого дыхания, т. к. прп этом исключается подача сигнала по каналу У. струйного элемента. При отключении атмосферы в момент замыкания сопла 35 и заслонки 34 аппарат переключается с выдоха на вдох вследствие подачи сигнала но каналу У. Система нривода состоит нз линий высокого и низкого давления. Газ поступает в аппарат через ввод 45. Па линии высокого давления становлены три инжектора. Инжектор питания 46 снабжает газом все узлы системы упавления. С помощью вентиля 47 устанавлиают необходимые величины давления и расода на выходе инжектора 6. Инжектор вдоха 48 обеспечивает нагнетание газовой смеси во время вдоха. Эжектор выдоха 49 отсасывает газ при активном выдохе. Он может быть отключен с помощью крана 50, что соответствует пассивному выдоху. Кран 50 сблокирован с краном 44 таким образом, что вспомогательное дыхание может быть включено только при пассивном выдохе. Инжектор вдоха 48 и эжектор выдоха 49 работают попеременно. Их работой, т. е. снабжением газом то одного, то другого, управляет переключатель высокого давления 51 совместно с мембранным устройством 52, отключающим эжектор 49. Работой переключателя высокого давления управляет мембранное реле 53, по своей коиструкции аналогичное усилителю 2. К нолостям реле 53 иодключены управляющие каналы 16 и 17 эжекторов 3 и 4 усилителя 2. Вентиль сопротивления 54 па линии сжатого газа, регулирующий скоросгь поступления газа в инжектор вдоха 48, представляет собой регулятор минутной вентиляции. Линия низкого давления системы привода включает несколько клапанов - управляемых и самодействующих. Управляемый резииовый клапан 55 сообщает линию вдоха системы привода с источником иагиетания - инжектором вдоха 48. Полость клапана сообщается с управляющим каналом 16 эжектора 3. При выдохе клаиан заЕфыт. Управляемый резиновый клапан 56 сообщает линию выдоха системы привода с атмосферой и с источннком разрежения - эжектором иыдоха 49 (ири активном выдохе). Его полость сообщается с управляющим каналом 17 эжектора 4. Во время вдоха кланан закрыт. 1ерез самодействующий клаиан 57, расположенный на линии выдоха системы привода, при выдохе газ удаляется в атмосферу. Обратный клапан 58, располо/кенный на линии выдоха, облегчает пациенту попытку вдоха в тот момент, когда аг1Г:арат занимает положение выдоха, отсекая пегерметичную в этот момент часть лииии выдоха системы привода. Предохранительный клапаи 59, расположенный на этой же линии и ограничивающий величину разрежения при активном выдохе, является регулятором разрежегия. Он открывается по достижении установленного значения разрежения и поддерживает его в оставшуюся часть выдоха на постоянном уровне. Узел меха включает в себя в качестве основных частей прозрачный герметичный колокол 60 и расположенный внутри него резиновый мех 61. Пространство под колоколом сообщается с линией низкого давления системы привода. Резииовый мех подвешен за неподвижную верхнюю крыщку. Здесь же расположена мембрана 62 реле объема 8, которая отделяет полость меха от атмосферы. М.ембрана 62 служит заслонкой для сопла 63, соединенного с каналом Со струйного элемента (оно открывается пружиной 64). Дыхаго меха, движение которого ограничено регулируемым упором 65. Минимальный дыхательный объем равен необходимому для переключения ходу меха 6/. Вследствие того, что расход и давление, характеризующие сигналы переключения струйного элемента 1, крайне малы, неремещение заслонки 62, необходимое для подачи сигнала переключения, составляет доли мпллиметра. Это позволяет получать самые малые дыхательные объемы. Для обеспечения работы по полуоткрытой системе дыхания мех 61 снабжен рядом клапанов. Мембранный клапан , раположенный на линии вдоха, обеспечивает работу с активным выдохом. Обратный хлапан 67 на лннии вдоха предотвращает попадание выдыхаемого газа в мех 61 в начальный момент выдоха. Через всасывающий клапан 68 прп выдохе в мех 61 засасывается свежая газовая смесь. Через клапан 69 проходит выдыхаемый газ в пространство нод колоко.п 60. Кран 70 служит для переключения с полузакрытой (закрытой) системы дыхания на полуоткрытую (открытую). При закрытой снстеме дыхания кран открываег свободный выход 71 меха. При этом реле 6 и 7 (давления и разрежения) сообщаются с полостью меха, а линия 72, включающая клапаны 66 и 67, замыкается на лпнию 73 выдоха с клапаном 69. Линия 74 клапана 68 при этом положении краиа нерекрыта. При иолуэткрытрй системе перекрывается свободный выход 71 меха, рере 6 и 7 сообщаются с линией 73 выдоха, Лииии 72, 73 и 74 (вдоха, выдоха и всасываиия) получают самостоятельные выходы. При этом лииии 72 и 73 (вдоха и выдоха) подсистеме пациента, ключ аются к дыхательной а линия 74 (всасывания)-к наркозному аппарату. При самостоятельном использовании аппарата через линию 74 забирается воздух из атмосферы. При закрытой системе выход 71 подключается вместо меха или мещка наркозного аппарата, к которому непосредственно присоединяется дыхательная система нациента. Получение больиюго числа необходимых коммуникацнй обеснечивает специальная конструкция крана 70 (см. фиг. 3), который выполнен в виде двух нлоских дисков - подвижного 75 и неподвижного 7в, расположенных на верхней крышке меха 61. Верхний поворотный диск имеет сквозные и замкнутые отверстия. С помощью пружины 77 он поджат к неподвижному диску, выходные отверстия котоРО имеют кольцевые уплотнительные буртики, обеспечивающие совместно с герметизи.... g рующей прокладкой /и поворотного диска герметичное соединение каналов этого крана. Полол ения крана фиксируются с помощью штифтов 79, жестко связанных с диском 75 и находящихся в углублениях SO на диске 76. При иовороте крана штифты скользят по наклонной поверхности углублений 80, в результате чего диск 75 с ирокладкой 78 .припрдни

Отверстия неподвижного диска 76 имеют внутренний конус для установки стандартных соединительных угольников S2, которые посредством шлангов сообщаются с дыхательной системой иациента и наркозным апнаратом.

Аппарат снабжен вентилометром 83 (см. фиг. I) для определения дыхательного объема и минутной вентиляции и мановакуумметром 84 для определения величин давления и разрежения в дыхательной системе пациента.

Для предотвращения засорения системы управления инл ектор 46 питания снабжен фильтром 85.

Краном переключения 86 устанавливается работа по объему или давлению.

Аппарат работает следующим образом.

Сжатый газ (обычно это-кислород) нз баллона через , редуктор поступает на ввод 45, течет в инжектор 46 питания и далее во все устройства системы управления. Струйный элемент / занимает одно из положений: вдоха или выдоха. При вдохе сгруя находится в канале В, газ попадает в камеру 10 усилителя 2. Пбд действием давления мембранызаслонки 12, 14 и 15 перемещаются влево, открывая выходное отверстие 19 эжектора 4. При этом в управляющем канале 16 эжектора 3 создается разрежение, а в управляющем канале 17 эжектора 4 - давление. Под действием давления и разрежения открываются клапаны 55, 24 и закрываются клаианы 56, 25. Управляемый переключатель 51 высокого давления под действием разности давлений на реле 53 открывается. Сжатый газ через регулятор минутной вентиляции 54 и переключатель 51 поступает в инжектор вдоха 48. При этом мембранное устройство 52 перекрывает доступ сжатого газа к эжектору выдоха 49.

Из инжектора вдоха 48 газовая смесь поступает через открытый клапан вдоха 55 в пространство под колокол 60, где ее начинает сжимать мех 61. Газ из меха под давлением вытесняется в легкие пациента - нрн полузакрытой системе -- через наркозный аппарат, при полуоткрытой системе - через клапаны 66 и 67. В конце хода меха 61 его нижняя крыщка перемещает мембрану 62 реле объема 8, перекрывается выход сонла 63, вследствие чего сигнал переключения поступает в канал Cz струйного элемента /. Мгновенно струя из канала В. перебрасывается в канал Si, мембраны 12, 14, 15 усилителя перемещаются вправо, перекрывая выход 18 эл4ектора 3 и открывая выход 19 эжектора 4. При этом меняются знаки д;авления в каналах управления 16 и /7 эжекторов 3 и 4. Клаианы 55, 24 закрываются, а клапаны 56, 25 открываются. Переключатель 51 закрывает поступление сжатого газа, причем сжатый газ из линии перед инжектором 48 быстро сбрасывается в атмосферу через открытое левое седло.

тельной системе пациента преодолеет установленное натяжение пружины 31 реле 6 и произойдет замыкание сопла 30. В течение всего времени вдоха происходит заполнение

камеры 21 реле соотнощения 5 через сопротивлеиие 23. При этом давление в камере 20 атмосферное, так как клапан 24 открыт. Степень заполнения камеры ./ и перемещение заслонки 26 вправо от сопла пропорционально времени вдоха.

При выдохе сжатый газ отодвигает влево мембрану устройства 52 и поступает через кран 50 в эжектор 49 выдоха. При пассивном выдохе, когда кран 50 закрыт, во время вдоха

эжектор 49 отключен, и газ поступает только в одии инжектор питания 16. Таким образом экономится расход газа ири выдохе: ири ак1ИВИОМ за счет того, что работает менее мощный, чем на вдохе, эжектор выдоха, а при

пассивном - эжектор 49 сопсем не работает. Газ из пространства под :-{олоколом 60 свободно выходит в атмосферу через открытый клапаи выдоха 56 и клапан сброса 57. При этом мех 61 спадает. При полузакрытой системе дыхания газ из легких поступает в мех 61. При полуоткрытой системе газ из легких через клапаны 69, 56 и 67 выходит в атмосферу. При активном вдохе, когда работает эжектор 49, происходит отсасывание газа из

легких до того разрежения, при котором срабатывает регулятор 59.

При полуоткрытой системе мех 61 забирает свежий газ через клапаи 68. Alex 61 движется вниз до упора 65. Оставшуюся часть времени вдоха мех лежит на упоре. При этом независимо от подачи газов дозиметрами наркозного аппарата весь избыточный газ из закрытой системы дыхания сбрасывается через клапаны 66, 67 к 69 ъ пространство под колокол 60 и далее в атмосферу. Таким образом, удалеиие избыточного газа не требует никакой настройки.

Во время вдоха заполняется камера 20 реле соотнощеиия 5 через регулируемый вентиль 22. Клапан 23 при этом открыт. Скорость перемещения заслонки 26 в обратном направлении, т. е. влево, определяется установленным проходным сечением вентиля 22. В момент, когда заслонка 26 )30звращается в исходное положение, иерекрызается сопло 27. Сигнал переключения поступает в канал У струйного элемента и вызывает переброс струи в канал В. Аппарат переключается на вдох. Таким образом, заслонка 26 реле 5 при

вдохе и выдохе перемещается на один и тот же ход. Отношение скоростей перемещения при вдохе и выдохе представляет собой отношение времени вдоха ко времени выдоха. Изменение объема или минутной вентиляции

изменит величину этого хода, но сохранит соотношение времени фаз, так как скорости перемещения заслонки 26 останутся без изменения. Благодаря этому обеспечивается независимость регулирования параметров дыхаПри вспомогательном дыхании сигнал переключения формируется попыткой вдоха, когда под действием разрежения, создаваемого пациентом, срабатывает реле 7, и сигнал поступает по каналу У2- В этом случае реле 5 служит аварийным устройством. Вентиль 22 устанавливается так, чтобы время выдоха, определяемое работой реле 5, было более продолжительным, чем интервалы, через которые следуют попытки вдоха пациента. Если попытки не последует, срабатывает реле 5, и аппарат переключается на вдох.

Предмет изобретения

36

.

иа пеиодвижной крышке меха и отделяющей его полость от aт iocфepы.

иодвижпый диск снабжен герметизирующей прокладкой, а неподвижный диск кольцевыми уплотнительными буртиками, и мембранный клапан вдоха соединен с колоколом меха посредством одиого из замкнутых ходов иодвижного диска.

S3

71