АППАРАТ ДЛЯ ИСКУССТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ЛЕГКИХ Советский патент 1973 года по МПК A61H31/02 

Изобретение -относится к медйци 1ской технике.

Аппараты для искусственной вентиляции легких (ИВЛ), содержащие блок искусственного дыхания, газоанализатор, задатчик и устройство для управления величиной минутной вентиляции в зависимости от рСОа в альвеолярном газе, известны. Однако они не обеспечивают высокое качество управления в условиях изменяемости свойств объекта управления (пациента).

Другим Недостатком известных апларатов является то, что управление величиной минутной вентиляции производится воздействием из устройства для управления на величину дыхательного объема при фиксированной частоте дыхания, что не позволяет выбирать способ задания вентиляции, обеспечивающий уменьшение вредного влияния ИВЛ на гемодинамику пациента.

Предлагаемый аппарат позволяет устранить указанные недостатки, .повысить качество управления величиной минутной вентиляци-и по рСОг в альвеолярном газе в условиях изменяемости свойств объекта управления с одновременным снижение.м вредного влияния ИВЛ на гемодинамику пациента. Это достигается тем, что устройство для управления величиной минутной вентиляции выполнено в виде электрически соединенных между собой суммато2

ров, блоков вычисления знака .произведения и исполнительного механизма на линии управления вev ичинoй минутной вентиля.ции блока искусственно.го дыхания, образующих управляющую сеть пере.менной структуры, и блока поддержания величины дыхательного объема на минимально донустимо.м уровне. Блок поддержания величины дыхательного объема на М1,н11; ально допустимом уровне выполнен в виде цифрового анализатора формы капнограммы, анализирующего наличие и.яи отсутствие плато на капногруппе, соединенного с исполнительным механизмом на линии управления величиной дыхательного объема блока искусственного дыхания.

На чертеже предста.влена блок-схема описываемого аппарата.

Аппарат содержит блок / искусственного дыхания, быстродействующий оптико-акустический газоанализатор 2 на СОо, задатчик 3, устройство 4 для упра.вления величиной минутной ве.нтиляшш по рСО2 в альвеолярном газе.

Устройство для управления величиной минутной вентиляции выполнено из четырех сумматоров 5, двух блоков 6 вычисления знака произведения, образующих управляющую сеть переменной структуры, исполнительного механизма 7 на линии управления минутной вентиляции блока 1 искусственного дыхания и блока 8 поддержания величины дыхательного объема на минимально допустимом уровне.

Блок 8 включает в себя цифровой анализатор 9 формы калнограммы, анализирующий наличие или отсутствие плато на каинограмме, и соединенный с ним иополнительный механизм 10 на линии управления объемом блока / искусственного дыхания.

Аи-парат работает следующим образом.

Газовая смесь из дыхательного контура блока / искусственного дыхания непрерывно прокачивается через газоанализатор 2.

Сигнал с выхода газоанализатора (капнограмма) поступает в цифровой анализатор 9 формы капнограммы, который вычисляет значение альвеолярного рСОг, значение производной от альвеолярного рСО2-Х2 и определяет наличие или отсутствие плато на капнограмме. Если плато на капнограмме имеется, то цифровой анализатор формы каенограммы вырабатывает сигнал, который в течение следуюи.1,его дыхательного цикла включает исполнительный механизм 10 на лииии управления величиной дыхательного ооъема блока / искусственного дыхания в сторону его уменьшения. Если плато на каннограмме отсутствует, исполнительный механизм увеличивает дыхательный объем. Таким образом, блок 8 поддерживает значение дыхательного объема на минимально допустимом уровне так, что его величина остается только лишь достаточной, чтобы промыть объем мертвого участка легких.

Сигнал, соответствующий значению альвеолярного рС02 из цифрового анализатора формы капнограм мы поступает на задатчик 5, где сравнивается с заданным уровнем альвеолярного pCOj. Рассогласование . заданием и значением альвеолярного рСОг-Xi и значение производной из альвеолярного рСО2-Хг поступает в устройство 4 для управления величиной минутной вентиляции в зависимости от альвеолярного рСО2. Здесь на четырех сумматорах 5 и двух блоках 6 вычисления знака нронэведения реализована упра1вляющая сеть цеременной структуры, которая вырабатывает управляющее воздействие И, определяющееся как

U ,

i

Значения коэффициентов воздействия но Xi и Х2 онределены как

KI при

KI -

-КI при ,

где G 2CiXi; уравнение определяет

i l

л.ипию -переключения структуры (Ci коэффициенты уравнения линии переключения структуры).

Один из сумматоров 5 вычисляет значение

G ,

Два других сумматора служат для инвертирования сигналов Xi и Х2 и получения из них сигналов (-Xi) и (-Х2).

Блоки 6 вычисления произведений онределяют знаки лр0:изведений GXj и ОХг и в завжимости от этих знаков коммутируют на вход четвертого сум1матора 5 сигналы (Xj) или (-Х) и (Х2) или (-Ха). На этом же сумматоре задаются коэффициенты воздействия по Х и Х2 (Ki).

Таким образом, в зависимости от знаков произведений GXi и GX2 управляющее воздействие может определяться одним из четырех выражений:

и К,Х, + /СаЛ; при G, О и GX О и К,Х, - К,Х., при О и GX О ,Х,,Х при GX,0 и ,-К,Х при G,0 и GX,,0 Полученное управляющее воздействие U ограбатывается исполнительным механизмом 7 на линии управления величиной минутной вентилЯЦии блока 1 искусственного дыхания.

В устройстве 4 управления минутной вентиляцией значения коэффициентов Ki воздейстВИЯ и коэффициентов Ci уравнения линии переключения структуры выбраны таким образом, что при изменении характеристик объекта во в|сел1 диапазоне в системе возникает скользящий режнм, обеспечивающий независимость качества управления величиной минутной вентиляции от характеристик объекта.

Предмет изобретения

Аппарат для искусственной вентиляции легких, содержащий блок искусственного дыхания, газоанализатор, задатчик и устройство для управления величиной минутной вентиляции в зависимости от рСО2 в альвеолярном газе, отличающийся тем, что, с целью снижения вредного влияния искусственной вентиляции легких на гемодина.мику пациента, устройство для управления величиной минутной вентиляции по рСО2 в альвеолярном газе вынолнено в виде электрически соединенных

сумматоров, блоков вычисления знака произведения и исполнительного механизма на линии управления величиной минутной вентиляции блока некачественного дыхания, образующих управляющую сеть переменной структуры, и блока поддержания величины дыхательного объема на минимально допустимом уровне, выполненного в виде цифрового анализатора формы капнограммы и электрически соединенного с ннм исполнительного механизма,

установленного на линии упра1вления величиной дыхательного объема блока искусственного дыхания.

I«.