Аппарат для искусственной вентиляции легких

Аппарат для искусственной вентиляции легких

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

т —,.;-.ясо :та тент - —:

270I93

О П И ="=H И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено ЗО.XII.1968 (№ 1292551 31-16) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 08.V.1970. Бюллетень хе 16

Дата опубликования описания 18Л III.1970

Кл. 30k, 13/01

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

МП» A 61h 31/00

УДК 612.216.3(088.8) Лвторы изобретения

М. К, Сомс, Р, И. Гороховская, И. Б. Криштул, В. H. Дмитриев, В. Г. Градецкий, И. Я. Гуревич и Г. Г. Скачкова

Заявители

Всесоюзный научно-исследовательский институт медицинского приборостроения и Институт автоматики и телемеханики (технической кибернетики) АППАРАТ ДЛЯ ИСКУССТВЕННОИ

ВЕНТИЛЯЦИИ ЛЕГКИХ

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 переклчэчающем устройстве установлены усилитель и пневматические реле, узел меха снабжен краном переключения с полузакрытой системы дыхания на полуоткрытую и мембранным клапа,oì вдоха.

Каждый из каналов управления струйного элемента переключением аппарата со вдоха на выдох соединен с соплом одного из пневматических реле давления илп объема, а каждый из каналов управления струйного элемента переключением аппарата с выдоха на вдох соединен с соплом одного из гневматических реле разрежения или соотношения времени вдоха ко времени выдоха. Такое выполнение аппарата позволяет проводить управляемое и вспомогательное зыкапие по объему и давлению во время наркоза по любой системе дыхания.

Независимое регулирование параметров дыхания от регулятора соогпоmeн«я 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 отверстияк боковык стенок корпуса. При этом усилитель снабжен эжекторами, управляющие каналы которых посредством сопротивлений соединены с камерами реле соогпошения, а к ним подключены управляемые клапаны опорожнения.

1С С целью получения малых дыхательных объемов заслонка реле объема выполнена в виде подпружиненной мембран, 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 полузакрытой на полуоткрытую систеM) дыкания крап выполнен в виде подвижного и неподвижного плоск гх дисков, соединенных подпружиненной общей осью, причем подвижный диск снабжен герметизирующей прокладкой, а неподвижный диск — кольцевыми уплотнительными буртиками и мембранный клапан вдоха соединен с колоколом меха посредством одного из замкиутык кодов подвижного диска.

На фиг. 1 дана принципиальная скема предлагаемого аппарата; на фиг. 2 — скематиче30 ское изображение усилителя; на фиг. 3— схематическое изображение крана переключения системы дыхания; на фиг. 4 показан неподвижный 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 дыха ши; па фиг. 7— совмещенное положение обоих этих дисков при полузакрытой системе дыхания.

Описываемый аппарат состоит из системы управления, системы привода и узла меха.

Основной частью системы управления является переключающее устрон ство, выполненное в виде струйного элеме па «память» 1, мембранного усилителя 2 с эжекторами 8 и4, пневматических мембранных реле 5, б, 7 и8.

Струйный элемент 1 обеспечивает два устойчивых состояния струи, одно из которых соответствует акту вдоха, другое — акту выдоха.

Струйный элемент имеет канал питания, выходные каналы В, и B.,,четыре канала управления; 7i и У вЂ” для переключения струи из канала В, в канал В, Ci и С,, — для переключения струи из канала В. в канал Вь

Дополнительный канал обратной связи служит для поддержания струи в наклонном канале В .

Мембранный усилитель 2 (см. фиг. 2) выполнен в виде герметичного корпуса 9, разделенного на две камеры 10 и ll мембраной

12 большой площади. Эта мембрана жестко связана осью 13 с заслонками 14 и 15 в виде мембран малой площади, которые установлены в отверстиях боковых =тенок корпуса 9.

Выходные каналы В1 и В, струйного элемента подключены к камерам 10 и 11 усилителя.

В управляющих каналах 16 и 17 эжекторов 8 и 4 создается давление разных знаков, которые зависят от взаимного положения выходных отверстий 18 и 19 диффузоров э>кекторов и заслонок 14 и 15 усилителя.

Для формирования сигналов переключения струйного элемента (см. фиг. 1) служат пневматические реле, выполненные в видс устройств типа «сопло — заслонка».

Мембранное реле 5 обеспечивает подачу сигнала переключения с выдоха па вдох. Это переключение происходит по истечении време-. ни, которое пропорционально предшествующему времени вдоха. Таким образом, мембранное реле 5 является реле соотношения продолжительности фаз. Консгрукцня его аналогична конструкции усилителя 2. Камеры 20 и 21 этого реле связаны с управляющими каналами 16 и 17 через вентили 22 и 28. К камерам подключены управ.sяемые резиновые клапаны 24 и 25, полости которых соединены с управляющими каналами 16 и 17. Заслонка 26 взаимодействует с соплом 27, соединенным с каналом управления У> струйного элемента.

Мембранное реле б, в отличие от реле 5, однокамерное. Его камера 28 соединяется с дыхательной системой пациента. Реле обес5

ЗО

65 печивает 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. Сопло30 соединено с каналом С, струйного элемента.

При разном давлении заслонка перемещается за счет различного натяжения пружины 81, препятствующей замыканию устройства сопло — заслонка 29 — 30. Натяжение пружины 81 устанавливается с помощью регулятора давления 32, Мембранное реле 7 конструктивно аналогично реле б. Камера 88 также сообщается с дыхательной системой пациента, Однако здесь заслонкой служит малая мембрана

34. Сопло 85 соединено с каналом У струйного элемента. Реле 7 переключает аппарат с выдоха на вдох при попытке пациента вдохнуть, т. е. является реле разрежения. Чувствительность к откликанию устанавливается регулятором 86 за счет различнсго натяжения пружины 87, оттягивающей заслонку 34 от сопла 85.

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 С> 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 выдоха на вдох по разрежению (при вспомогательном дыхании) и но времени (при управляемом).

В систему управления входят также несколько установочных вентилеи сопротивления и кран. С помощью вентиля 88 регулируется давление питания струйного элемента. Вентилем 89 устанавливается утечка в канале В струйного элемента для обеспечения устойчивого положения струи в этом канале. С помощью вентилей 40, 41, 42 и 48 регулируется величина сигналов переключения в каналах

Уi, У, С и С.

Краном 44 аппарат переключают с управляемого дыхания на вспомогательное. Соединению сопла 85 реле разре>кения 7 с атмосферой соответствует режим управляемого дыхания, т. к. при этом исключается подача сигнала но каналу У струйнэго элемента. ITpH отключении атмосферы в момент замыкания сопла 35 и заслонки 84 аппарат переключается с выдоха на вдох вследствие подачи сигнала по каналу У .

Система привода состоит нз линий высокого и низкого давления. Газ поступает в аппарат через ввод 45. На линии высокого давления установлены три инжектора. Инжектор питания 46 снабжает газом все узлы системы управления. С помощью вентиля 47 устанавливают необходимые величины давления и расхода на выходе инжектора - б. Инжектор вдс .

270193 ха 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 г>ысокого давления управляет мембранное реле 58, по своей конструкции аналогичное усилителю 2. К полостям реле 58 подключены управляющие каналы 16 и 17 эжекторов 8 и 4 усилителя 2.

Вентиль сопротивления 54 на 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 резиновый клапан 55 сообщает линию вдоха системы привода с источником нагнетания — инжектором вдоха 48. Полость клапана сообщается с управляющим каналом 16 эжектора 8.

При выдохе клапан закрыг. правляемый резиновый клапан 56 сообщает линию выдоха системы привода с атмосферой и с источником разрежения — эжектором т;ыдоха 49 (при активном выдохе) . Его полость сообщается с управляющим каналом 17 эжектора 4. Во время вдоха клапан закрыт. Через самодействующий клапан 57, расположенный на линии выдоха системы привода, при выдохе газ удаляется в атмосферу.

Обратный клапан 58, расположенный на линии выдоха, облегчает пациенту попытку вдоха в тот момент, когда аппарат занимает положение выдоха, отсекая негерметичную в этот момент часть линии выдоха системы привода.

Предохранительиьш клапан 59, расположенный иа этой же линии и ограничивающий величину разрежения при активном выдохе, является регулятором разрежения. Он открывается по достижении установленного значения разрежения и поддерживает его в оставшуюся часть выдоха на постоянном уровне.

Узел меха включает в "ебя 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. Резиновый мех подвешен за неподвижную верхнюю крышку. Здесь же расположена мембрана 62 реле объема 8, которая отделяет полость меха от атмосферы.

Мембрана 62 служит заслонкои для сопла 68, соединенного с каналом С,. струйного элемента (оно открывается пружиной 64). Дыхательный объем определяется ходом резиново5

<0

ro меха, движение которого ограничено регулируемым упором 65. Минимальный дыхательный объем равен необходимому для переключения ходу меха 61. Вследствие того, что расход и давление, характеризующие сигналы переключения струйного элемента 1, крайне малы. перемещение заслонки 62, необходимое для подачи сигнача переключения, составляет доли миллиметра. Это позволяет

5t3 11>lе дыхател >н > е oá bpMbb

Для обеспечения работы по полуоткрытой системе дыхания мех 61 снабжен рядом клапаноз. Мембранный клапан бб, panoложенный иа линии вдоха, обеспечивает работу с активным выдохом. Обратный хла»аи 67 иа линии вдоха предотвращает попадание зыдыхаемого газа в мех 61 в начальньш момент выдоха.

Через всасывающий клапан 68 при выдохе в мех 61 засасывается свежая газовая смесь.

Через клапан 69 проходит зыдыхаемый газ в пространство под колокол 60.

Кран 70 служит для переключения с полузакрытой (закрытой) системы дыхания на полуоткрытую (открытую). При закрытой системе 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 иа линшо 78 зыдоxa с клапаном 69.

Линия 74 клапана 68 при этом положении крана перекрыта. При полуоткрытой системе перекрывается свободныи выход 71 меха, рере 6 и 7 сообщаются с линией 78 выдоха.

Линии 72, 78 и 74 (вдоха, выдоха и всасываиия) получают самостоятельные выходы. При этом линии 72 и 78 (вдоха и выдоха) подключаются к дыхательной системе пациента, а:п»шя 74 (всасызания) — к наркозному аппарату. При самостоятельном использовании аппарата через линию 74 забирается воздух из атмосферы. При закрытой системе выход

71 подключается вместо меха или мешка наркозного аппарата, к которому непосредственно присоединяется дыхательная система пациента.

Получение большого числа необходимых коммуникаций обеспечивает специальная конструкция крана 70 (см. фиг. 3), который выполнен в виде двух плоских дисков — подвижного 75 и неподвижного 76, 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 которого имеют кольцевые уплотн. ггельные буртики, обеспечивающие совместно с герметизирующей прокладкой 78 повороIíoãо диска герметичное соединение каналов этого крана.

Положения крана фиксируются с помощью штифтов 79, жестко связанчых с диском -75 и находящихся в углублениях 80 на диске 76.

При повороте крана штифты скользят по наклонной поверхности углублений 80, в результате чего диск 75 с прокладкой 78 приподнимается и свободно поворачивается на оси 81.

270193

60 симость регулирования параметров дыха.

65 ни я.

Отверстия неподвижного диска 76 и меют внутренний конус для установки стандартных соединительных угольников 82,. которые посредством шлангов сообщаются с дыхательной системой пациента и наркозным аппаратом.

Аппарат снабжен вентнлометром 88 (см. фиг. 1) для определения дыхательного объема и минутной вентиляции и мановакуумметром

84 для определения величин давления и разрежения в дыхательной системс пациента.

Для предотвращения засорения системы управления инжектор 46 питания снабжен фильтром 85.

Краном переключения 86 устанавливается работа по объему или давлению.

Аппарат работает следующим образом.

Сжатый газ (обычно это — кислород) из баллона через, редуктор поступает на ввод 45, течет в инжектор 46 питания и далее во все устройства системы управления. Струйный элемент 1 занимает одно пз положений: вдоха или выдоха. При вдохе сгруя находится в канале В, газ попадает в камеру 10 усилителя 2. ПОд действием давления мембранызаслонки 12, 14 и 15 перемещаются влево, открывая выходное отверстие 19 эжектора 4.

При этом в управляющем канале 16 эжектора 8 создается разрежение, а в управляющем канале 17 эжектора 4 — давление. Под действием давления и разрежения открываются клапаны 55, 24 и закрываются клапаны 56, 25. Управляемый переключагель 51 высокого давления под действием разности давлений на реле 58 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 нз меха под давлением вытесняется в легкие пациента — при полузакрытой системе — чер з наркозный аппарат, при полуоткрытой системе — через клапаны бб и 67. В конце хода меха 61 его нижняя крышка перемещает мембрану 62 реле объема 8, перекрывается выход сопла 68, вследствие чего сигнал переключения поступает в канал С струйного элемента 1. Мгновенно струя из канала В> перебрасывается в канал В», мембраны 12, 14, 15 усилителя перемещаются вправо, перекрывая выход 18 эжектора 8 и открывая выход 19 эжектора 4.

При этом меняются знаки давления в каналах управления 16 и 17 эжекторов 8 и 4. Клапаны 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.

При работе по давлению переключение происходит в момент, когда давление в дыха5

55 тельной системе пациента преодолеет установленное натяжение пружины 81 реле б и произойдет замыкание сопла 30. В течение всего времени вдоха происходит заполнение камеры 21 реле соотношения 5 через сопротивление 28. При этом давление ь камере 20 атмосферное, так как клапан 24 открыт. Степень заполнения камеры 21 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 выдо;а. При пассивном выдохе, когда кран 50 закрыт, во время вдоха эжектор 49 отключен, и газ поступает только в один инжектор питания 16. Таким образом экономится расход газа прп выдохе: при активном за счет того, что работает менее мощный, чем на вдохе, эжектор выдоха, а при пассивном — эжектор 49 совсем не работает.

Газ из пространства под колоколом 60 свободно выходит в атмосферу пере открытый клапан 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 клапан 68. Мех 61 движется вниз до упора 65. Оставшуося часть времени вдоха мех лежит на упоре, При этом независимо от подачи газов дозиметрами наркозного аппарата весь изб.,ггочный газ из закрытой системы дыхания сбрасывается через клапаны бб, 67 и 69 в пространство под колокол 60 и далее в атмосферу. Таким образом, удаление избыточного газа не требует никакой настройки.

Во время вдоха заполняет я камера 20 реле соотношения 5 через регулируемый вентиль 22. Клапан 28 при этом открыт. Скорость перемещения заслонки 26 в обратном направлении, т. е. влево, определяется установленным проходным сечением вентиля 22. В момент, когда заслонка 26 юзвращается в исходное положение, перекр ызается 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 мину-.ной вентиляции изменит величину этого хода, но сохранит соотношение времени фаз, так как скорости перемещения заслонки 26 останутся без изменения. Благодаря этому обеспечивается незави270193

При вспомогательном дыхании сигнал переключения формируется попыгкой вдоха, когда под действием разрежения, создаваемого пациентом, срабатывает реле /, и сигнал поступает по каналу Xq. B этом случае реле б 5 служит аварийным устрой. твом. Вентиль 22 устанавливается так, чтобы время выдоха, определяемое работой реле б, было более продолжительным, чем интервалы, через которые следуют попытки вдоха пациента. Если 10 попытки не последует, сраба7ывает реле 5, и аппарат переключается на вдсх.

Предмет изобретения

1, Аппарат для искусственной вентиляции 15 легких, содержащий перекл очающее устройство, снабженное струйным элементом с каналами управления, узел меха. регуляторы и клапаны, отличающийся тем, что, с целью проведения управляемого и вспомогательного ды- 20 хания по объему и давлению во время наркоза по любой системе дыхания, в переключающем устройстве установлены усилитель и пневматические реле; узел меха снабжен краном переключения с полузакрытой системы 25 дыхания на полуоткрытую и мембранным клапаном вдоха; каждый из каналов управления струйного элемента переключением аппарата со вдоха на выдох соединен с соплом одного из пневматических реле давления или объема, ЗО 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. 35

2. Аппарат по п. 1, отличачощийся тем, что, с целью независимого регулирования параметров дыхания от регулятора соотношения времени вдоха ко времени выдоха, реле соотношения и усилитель пневматической системы управления вьшолнены в виде герметичного корпуса, разделенного на две к .ì åðû,мембраной большой площади, жесткс связанной с заслонками в виде мембран малой площади, установленных в отверстиях боковых стенок корпуса; усилитель снабжен эжекторами, управляющие каналы которых посредством сопротивлений соединены с камерами реле соотношения, и которым подключены управляемые клапаны опорожнения.

3. Аппарат по п. 1, отли-сающийся тем, что, с целью получения малых дыхательных объемов, заслонка реле объема выполнена в виде подпружиненной мембрань1. установленной на неподвижной крышке меха и отделяющей его полость от атмосферы.

4. Аппарат 110 и. 1, отличающийся тем. что, с целью удаления в а гмосферу избыточного газа из закрытой системы ды:,ання без необходимости какой-либо насгройки, переключающий с полузакрытой на полуоткрытую систему дыхания кран выполнен в виде подвижНОГО II неподвижноГО п 7ocI iIx дис! ОВ. соединенных подпружиненной общей осью, причем подвижный диск ck130kIIeH ГеPIIeTIIÇIIP) io eé прокладкой, а неподвижный диск кольцевыми уплотнительными буртиками, и мембранный клапан вдоха coca!»IekI с колоколом меха посредством одного из замкнутых ходов подвижного диска.

270193 фие. 2

7В

Фиа. 5 фию.б

9Ьа.7

Составитель Е. Ланцбург

Редактор T. Н, Каранова Техред А. А. Камышникова Корректор И. С. Хлыстова

Заказ 2184)6 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Я-35, Раушская паб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2