Устройство для высокочастотной искусственной вентиляции легких

 

Использованием медицинской технике для проведения интенсивной терапии дыхательной недостаточности, анестезиологии и для экспериментальных работ. Устройство содержит блок подачи сжатого газа, электромагнитный клапан и блок сопряжения с пациентом, соединенные последовательно, переключатель, первый, второй и третий регулируемые генераторы прямоугольных импульсов , прерыватель. Третий генератор через первый вход переключателя соединен с первым входом прерывателя, второй вход и выход которого соединены соответственное выходом блока объединения и обмоткой электромагнитного клапана, а второй вход переключателя - с блоком управления, блок объединения соединен с выходами первого и второго генераторов. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl) 5 А 61 Н 31/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4854247/14 (22) 27,07.90 (46) 07.07.92. Бюл, № 25 (71) Уральский электромеханический завод (72) В.А.Попов, П.А,Филипишин, С.И.Шароватов. Э.К.Николаев и В.Ю.Крылов (53) 615.475 (088.8) (56) Патент Великобритании ¹ 2170110,. кл. А 61 Н 31/02. 1986.

Авторское свидетел ьство СССР

¹ 1463297, кл. А 61 Н 31/02. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ИСКУССТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ

ЛЕГКИХ (57) Использование:в медицинской технике для проведения интенсивной терапии дыхаИзобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам высокочастотной вентиляции легких, и предназначено для проведения интенсивной терапии дыхательной недостаточности и анестезиологического пособия, а также для экспериментальных работ.

Известно устройство для высокочастотной искусственной вентиляции легких, содержащее источник сжатого газа, редуктор, блок управления клапан-формирователь и высокочастотный электромагнитный клапан.

Недостатком устройства является сложность вследствие применения большого количества оборудования и ограниченные функциональные возможности вследствие отсутствия режима прерывистой высокоча,, Ы,, 1745245 А1 тельной недостаточности, анестезиологии и для экспериментальных работ. Устройство содержит блок подачи сжатого газа, электромагнитный клапан и блок сопряжения с пациентом, соединенные. последовательно, переключатель, первый, второй и третий регулируемые генераторы прямоугольных импульсов, прерыватель. Третий генератор через первый вход переключателя соединен с первым входом прерывателя, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом блока объединения и обмоткой электромагнитного клапана, а второй вход переключателя — с блоком управления, блок объединения соединен с выходами первого и второго генераторов. 5 ил. стотной вентиляции легких и устройства контроля за работой устройства.

Известен аппарат искусственной вентиляции легких, содержащий два электромагнитных клапана (основной и дополнительный), задающий блок и пневматико-механический блок.

Недостатком аппарата являются узкие функциональные возможности вследствие отсутствия режима прерывистой вентиляции легких и устройств контроля за работой аппарата.

Известноустройстводля искусственной вентиляции легких в экспериментальных условиях, содержащее нагнетатель воздуха с электросигнальным выходом, дыхатвльную трубку, электромагнитный клапан, блок управления, состоящий из п-канального кольцевого счетчика, и-элементов совпадения, 1745245

50 элемент объединения, входы которого сое- . динены с выходами генераторов, введены переключатель и третий регулируемый генератор прямоугольных импульсов, прерыватель, блок индикации и индикатор элементов набора программ (n-тумблеров), и-элементов объединения, выходного элемента совпадения.

Недостатками устройства являются низкая надежность вследствие применения блока управления с большим объемом оборудования, узкие функциональные возможности вследствие отсутствия комбинированного режима высокочастотной и низкочастотной вентиляции легких, отсутствие возможности регулировки частоты и скважности управляющих импульсов, а также отсутствие контроля работоспособности электронных блоков.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному является устройство для искусственной вентиляции легких, содержащее блок подачи сжатого газа, прерыватель, состоящий из электромагнита и открывающегося клапана, двух генераторов, модулятора дыхательных импульсов и инжектора, Данное устройство позволяет реализовать несколько режимов искусственной вентиляции легких: низкочастотный, высокочастотный, комбинацию указанных режимов.

Недостатками устройства являются узкие функциональные возможности вследствие отсутствия прерывистого комбинированного режима с высокочастотной и низкочастотной вентиляции легких и отсутствие контроля работоспособности, Требование к модуляции состоит в том, что частоты модулирующих и моделируемых колебаний генераторов должны отличаться на несколько порядков для получения качественного модулируемого сигнала, в том числе и получения резких (крутых) фронтов прямоугольных импульсов, что важно для струйной вентиляции легких.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей за счет введения прерывистого комбинированного режима с высокочастотной и низкочастотной вентиляцией легких и контроля работоспособности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для искусственной высокочастотной вентиляции легких, содержащее блок подачи сжатого газа, электромагнитный клапан, блок сопряжения с пациентом, которые соединены между собой последовательно, первый и второй регулируемые генераторы прямоугольных импульсов и прерывистого режима, третий генератор через первое положение переключателя соединен с индикатором прерывистого режима и первым входом прерывателя, выход последнего соединен с обмоткой электромагнита и входом блока индикации. последний выполнен из двух идентичных и последовательно соединенных цепочек, каждая из которых состоит из резистора и световода, соединение цепочек является входом блока индикации, причем первая и вторая цепочки шунтируют соответственно выход прерывателя и обмотку электромагнита, второе положение переключателя соединено, например, с источником питания, а второй вход прерывателя соединен с выходом элемента объединения, На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства для высокочастотной искусственной вентиляции легких; на фиг.2 — график управляющих напряжений на обмотку электромагнита в режиме высокочастотной искусственной вентиляции легких; на фиг.3 — то же, в режиме прерывистой высокочастотной вентиляции; на фиг.4 — то же, в режиме комбинированной высокочастотной и низкочастотной вентиляции; на фиг.5 — то же, в режиме прерывистой комбинированной высокочастотной. и низкочастотной вентиляции.

Устройство для высокочастотной искусственной вентиляции легких содержит блок

1 подачи сжатого газа, который, например, состоит из входного манометра, регулируемого редуктора, манометра рабочего давления, увлажнителя — теплообменника с подачей лекарств, соединенного с пневматическим входом электромагнитного клапана 2, содержащего обмотку 3, а пневматический выход клапана 2 соединен с блоком 4 сопряжения с пациентом, который может быть выполнен из интубационной трубки или пневмопривода, первый, второй и третий регулируемые генераторы 5 — 7, прямоугольных импульсов, причем выходы генераторов 5 и 6, соединенные соответственно с первым и вторым входами блока 8 обьединения, первый вход прерывателя 9 соединен с индикатором 10 прерывистого режима. выход прерывателя 9 соединен с обмоткой 3 электромагнита 2 и входом блока 11 индикации.. Генератор 7 содержит операционный усилитель 12, диоды 15 и 16 и резисторы 17 и 18, а также конденсатор 19, включенные. в цепь обратной отрицательной связи, а также регулятор

20 частоты импульсов и регулятор 21 скважности. Генераторы 5 и 6 выполнены аналогично генератору 7. Элемент объединения 8 состоит иэ транзистора 22, резисторов 23 и

1745245

10

40

50

24, определяющих режим, транзистора 22 и резисторов 25 и 26 для согласования и связи модулятора 8 с генераторами 5 и 6. Индикатор 10 содержит резисторы 27 и-28, определяющие режим транзистора 29. и светодиод

30. Прерыватель 9 реализован из элемента совпадения (элемент И), состоящего из транзистора 31 и резисторов 32 и 33; и усилителя (электронного ключа), состоящего. иэ двух транзисторов 34 и 35 и резисторов 36, 37 и 38, определяющих режимы работы данных транзисторов. Блок 11 индикации содержит светодиоды 39 и 40 и гасящие резисторы 41 и 42. В качестве светодиодов

30 — 40 можно применять индикаторы знакосинтезирующие полупроводниковые единичные типа АЛ307. На первом входе прерывателя 9 установлен переключатель

43, первое положение (I) которого соединено с выходом третьего генератора 7, а второе положение (II) — с источником питания.

Устройство работает следующим образом.

Сжатый кислород (газ) поступает в блок

1, а с его выхода подогретый, увлажненный кислород необходимого давления и с лекарством поступает через пневматику электромагнитного клапана 2 в блок 4 в виде дозированных порций, Генератор 7 работает следующим образом. Положительная обратная связь генератора обеспечивается подачей части выходного напряжения операционного усилителя 12 на его неинвертируемый вход через делитель, состоящий из резисторов 13, 14 и 20, при этом переменный резистор 20 определяет частоту генерируемых прямоугольных импульсов.

Резисторы 17, 18 и 21 и конденсатор 19 образуют интегрирующую цепочку и определяют длительность импульсов. Переменный резистор 21 регулирует скважность импульсов, а диоды 15 и 16 разделяют цепи прохождения токов заряда конденсатора 19 выходных напряжений операционного усилителя 12.

Индикатор 10 работает следующим образом. При наличии прямоугольного импульса на выходе генератора 7 (или постоянного напряжения) открывается транзистор 29 и индуцируется светодиод

30, при отсутствии импульса на выходе генератора 7 транзистор 29 закрыт, и светодиод 30 не индуцирует, Блок 11 индикации работает следующим образом. Рассмотрим случай, когда отсутствует управляющее на-. пряжение на обмотке 3 клапана 2, при этом индуцируется светодиод 39. Транзисторы

34 и 35 закрыты, их полупроводниковые переходы имеют большое сопротивления (100 кОм), и практически весь ток (10 мА при напряжении питания +12 В идет через цепочку резистора 41 (1 кОм) и светодиода 39 (сопр тивление 100 м), этот ток, разветвляясь, идет через обмотку 3 (сопротивление

200 м) электромагнита 2 и через цепочку из резистора 42 (1 кОм) и светодиода 40. Указанные токи позволяют индуцировать светодиод 39 (необходимый ток 10 мА), но при этом не индуцируется светодиод 40 и не. срабатывает электромагнитный клапан 2 (необходим ток 0,6 А).

Рассмотрим случай, когда на обмотке 3 клапана 2 присутствует управляющее напряжение, при этом индуцируется светодиод 40 и срабатывает клапан 2. Транзисторы

34 и 35 открыты, их полупроводниковые переходы имеют небольшое сопротивление (1

Ом), и практически весь ток(0,6 А) идет через обмотку 3 (ток 0,6 А) и через вторую цепочку блока 11 (ток 10 мА). Указанные токи позволяют индуцировать светодиод 40 и сработать клапану 2, но при этом не индуцируется светодиод 39.

В двух регулируемых расположенных параллельно генераторах 5 и 6 создаются импульсы, которйе могут иметь задаваемую частоту от 3 до 3000 в мин и скважность от

10/1 до 1/10. Импульсы генераторов 5 и 6 с заданной характеристикой поступают в элемент 8, где объединяются по функции ИЛИ, и в случае, если переключатель 43 находится во втором положении II (ïåðåêëþ÷àòåëü подключен к источнику питания), то импульсы с блока 8, проходя через прерыватель 9, усиливаются и управляют работой клапана 2, а дозированные порции газа через блок 4 подаются к пациенту. При этом возможен режим высокочастотной вентиляции легких (фиг.2), когда высокочастотные импульсы формируют только один иэ генераторов 5 или 6 и режим комбинированной высокочастотной и низкочастотной вентиляции легких (фиг.4), когда один из генераторов 5 или

6 формирует высокочастотные импульсы, а другой генератор формирует низкочастотные импульсы.

Следует отметить, что светодиод 30 индикатора 10 постоянно индуцирует, сообщая об отсутствии прерывания укаэанных режимов вентиляции легких. В случае, если переключатель 43 находится в первом положении I (переключатель 43 подключен к генератору 7), то импульсы с элемента 8 будут прерываться импульсами с генератора 7, которые могут иметь задаваемую частоту от 10 до 100 в 1 ч и скважность от 10/1 до 1/10.

При этом возможны прерывистый режим высокочастотной вентиляции легких (фиг.3), когда работает один из генераторов 5 или 6, прерывистый комбинированный режим вы1745245 сокочастотной и низкочастотной вентиляции легких (фиг.5), когда работаю оба генератора 5 и 6, но на разных частотах. Следует отметить, что светодиод 30 индикатора 10 будет индуцироваться только при поступлении порции газа (в течение времени t к пациенту, что облегчает диагностику пациента при проведении сеанса лечения.

Предлагаемое изобретение позволяет расширить функциональные возможности за счет введения прерывистого комбинированного режима с высокочастотной и низкочастотной вентиляцией легких, по индикации оперативно контролировать состояние пациента при разных режимах работы устройства, а также контролировать функционирование устройства, использовать устройство не только для лечения, но и для проведения экспериментальных работ за счет прерывистого комбинированного режима, обеспечивать формирование прямоугольных импульсов с резкими фронтами для управления работой электромагнитного клапана, что очень важно для струйной высокочастотной вентиляции легких.

Формула изобретения

Устройство для высокочастотной искус5 ственной вентиляции легких, содержащее блок подачи сжатого газа, электромагнитный клапан, блок сопряжения с пациентом, которые соединены между собой последовательно, первый и второй регулируемые

10 генераторы прямоугольных импульсов и блок объединения, входы которого соединены с выходами генераторов, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет введения

15 прерывистого комбинированного режима, введены переключатель, третий регулируемый генератор прямоугольных импульсов и прерыватель, третий генератор через первый вход переключателя соединен с первым

20 входом прерывателя, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом блока объединения и обмоткой электромагнитного клапана, а второй вход переключателя — с блоком питания.

25 f745245 илллллллллллллллллы

Фиг

Ф г. 3 ц ц щ1ГулГ йГ бает 7 // .Г

l т Е II1El 1 ЙЛГЙ

g У /. Ь«гг

Составитель В. Попов

Редактор И. Ванюшкина Техред M.Ìoðlåíòàë

Корректор О. Кравцова

Заказ 2339 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101