Способ повышения помехозащищенности аппаратов искусственной вентиляции легких с программным управлением

 

Способ используется в медицинской технике при производстве и проектировании аппаратов искусственной вентиляции легких. Способ включает установку в аппарат искусственной вентиляции легких блока слежения за питающим напряжением и контрольным сигналом, формируемым при правильном выполнении программы работы искусственной вентиляции легких. Обеспечивают контроль уровня питающего напряжения блока программного управления, при обнаружении "сбоя" программы блока, при отсутствии контрольного сигнала блоком слежения осуществляют "сброс" блока программного управления. Выдерживают паузу в течение 1-2 с и блоком слежения повторно включают блок программного управления. При поступлении контрольного сигнала он продолжает работать в прежнем режиме, при отсутствии контрольного сигнала блоком слежения повторяют "сброс". Изобретение позволяет повысить помехозащищенность аппаратов различной конструктивной реализации при падении питающего напряжения ниже минимально допустимого уровня и при возможных сбоях программы блока программного управления. 3 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для проведения искусственной вентиляции легких (ИВЛ), и найдет применение при производстве и проектировании аппаратов ИВЛ с программным (микропроцессорным) управлением, используемых в отделениях анестезиологии, реанимации и интенсивной терапии при замещении временно утраченной вентиляционной функции организма человека.

Высокая эффективность использования аппаратов ИВЛ в широкой медицинской практике обуславливает разработку новых и более совершенных моделей аппаратов и совершенствование уже используемых в медицинских учреждениях. Одним из направлений разработки аппаратов ИВЛ является оснащение их блоками программного управления, что обеспечивает расширение функциональных возможностей аппаратов ИВЛ, достигается реализация широкого спектра режимов вентиляции легких, возможность регулирования параметров вентиляции и т.п.

Наличие в аппаратах ИВЛ блока программного управления (БПУ) определяет задачу обеспечения высокой помехозащищенности аппаратов ИВЛ, поскольку от надежности и стабильности их работы часто зависит жизнь пациента.

Медицинская практика свидетельствует, что на работу аппаратов ИВЛ с программным управлением существенное отрицательное влияние оказывают помехи, в частности помехи, вызывающие кратковременное падение питающего напряжения и "сбои" программы блока программного управления, что приводит к нарушению режимов и параметров вентиляции легких.

Известен способ повышения помехозащищенности устройства от нестабильности напряжения в питающей сети. Способ предусматривает фильтрацию первичного сетевого напряжения с помощью фильтра, установленного на входе устройства и подавляющего помехи в определенном диапазоне частот. Недостатком известного способа является то, что помехи от нестабильности напряжения в питающей сети подавляются частично и только в некотором диапазоне частот (см. Шевкопляс Б. В. "Микропроцессорные структуры", изд-во "Радио и связь", 1986 г., стр. 120).

Известен также способ повышения помехозащищенности устройства от нестабильности напряжения питающей сети, включающий фильтрацию вторичного напряжения питания путем установки высокочастотных конденсаторов вблизи выводов питания цифровых микросхем и установки на плате электролитических конденсаторов для фильтрации низкочастотных помех (см. Шевкопляс Б.В. "Микропроцессорные структуры", изд-во "Радио и связь", 1986 г., стр. 124).

Недостатком данного способа повышения помехозащищенности устройства от нестабильности напряжения питающей сети является также частичность подавления помех и ограниченность диапазона частот, где это достигается.

Данное изобретение решает задачу повышения помехозащищенности аппаратов ИВЛ различной конструктивной реализации, имеющих блок программного микропроцессорного управления. Настоящее изобретение решает задачу обеспечения надежной и стабильной работы аппаратов ИВЛ при падении питающего напряжения ниже минимально допустимого уровня и при возможных "сбоях" программы блока программного управления.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе повышения помехозащищенности аппаратов ИВЛ с программным управлением, включающем установку во вторичную цепь питания электронного устройства для снижения влияния нестабильности питающего напряжения, согласно настоящему изобретению, в качестве электронного устройства используют блок слежения за питающим напряжением и контрольным сигналом, формируемым при правильном выполнении программы работы ИВЛ. Первый вход блока слежения подключают к напряжению питания блока программного управления (БПУ), второй вход - к линии вывода контрольного сигнала БПУ. Выход блока слежения подключают к входу "Сброс" БПУ. Рабочую программу БПУ дополняют командами, формирующими контрольный сигнал на одной из линий многоканального выхода БПУ. В соответствии с настоящим изобретением обеспечивают контроль уровня напряжения питания БПУ, при падении напряжения ниже минимально допустимого уровня блоком слежения отключают работу БПУ. При повышении напряжением питания минимально допустимого уровня блоком слежения через 1-2 с включают БПУ. При обнаружении "сбоя" программы БПУ при отсутствии контрольного сигнала в течение 1 мс - 1 с блоком слежения осуществляют "сброс" БПУ, выдерживают паузу в течение 1-2 с, блоком слежения повторно включают БПУ. При поступлении контрольного сигнала БПУ продолжает работать в прежнем режиме. При отсутствии контрольного сигнала блоком слежения повторяют "сброс" БПУ.

Таким образом, сущность настоящего изобретения заключается в повышении надежности работы аппаратов ИВЛ, имеющих блок программного управления (БПУ), и повышении безопасности пациента при проведении искусственной вентиляции легких.

Изложенная сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и чертежами, где на: фиг. 1 приведена схема аппарата ИВЛ, в котором реализован предлагаемый способ повышения помехозащищенности; фиг. 2 - временная диаграмма сигнала "сброса" БПУ; фиг. 3 - временная диаграмма контрольного сигнала выполнения программы работы аппарата ИВЛ.

Данный способ повышения помехозащищенности аппаратов ИВЛ может быть использован для аппаратов ИВЛ с программным управлением, имеющих различное конструктивное и схемное исполнение.

Реализацию настоящего способа повышения помехозащищенности поясним на примере аппарата ИВЛ "Спирон-ВИТА" по патенту РФ N 2085176 от 12.09.94 г.

Известный аппарат ИВЛ с программным управлением (фиг. 1) содержит стабилизатор давления сжатого воздуха 1, дозирующее устройство 2, распределитель управляющих потоков газа 3, электронную систему управления 4 (блок программного управления - БПУ), клапан выдоха 5, регулятор ограничения давления вдоха 6, давления конца выдоха 7, линию пациента 8, измеритель давления 9, стабилизатор перепада давления 10, предохранительный клапан 11, клапан дополнительного вдоха 12, генератор вдоха 13, воздушный стабилизатор перепада давления 14, задатчик давления 15, узел блокировки 16, управляемый обратный клапан 17 и управляемый обратный клапан воздушной линии 18.

Для реализации разработанного способа повышения помехозащищенности известный аппарат ИВЛ снабжен блоком слежения 19. Первый вход блока слежения 19 подключают к напряжению питания БПУ 4, второй вход - к линии вывода контрольного сигнала БПУ. Выход блока слежения 19 подключают к входу "Сброс" БПУ 4.

Конструктивная реализация блоков аппарата ИВЛ "Спирон-ВИТА" подробно приведена в описании патента РФ N 2085176.

Блок слежения 19 предназначен для слежения за уровнем питающего напряжения БПУ 4 и контрольным сигналом, формируемым при правильном выполнении программы работы ИВЛ. Блок слежения 19 в случае наступления "нештатной" ситуации (нестабильности питающего напряжения и сбой программы работы ИВЛ) обеспечивает отключение БПУ.

Блок слежения 19 может быть реализован в виде микросхем МАХ824, МАХ823, МАХ6318. . . (см. каталог фирмы "MAXIM" (США) за 1997 г., стр. 5-41, за 1998 г., стр. 5-7).

Способ повышения помехозащищенности аппаратов ИВЛ реализуется следующим образом.

Внеся необходимые конструктивные усовершенствования в схему аппаратов ИВЛ (установку блока слежения), осуществляют доработку рабочей программы БПУ путем дополнения ее командами, формирующими контрольный сигнал на одной из выходных линий многоканального выхода БПУ 4.

Включают аппарат ИВЛ и устанавливают необходимые параметры вентиляции легких. При стабильности питающего напряжения и отсутствии "сбоев" программы БПУ аппарат ИВЛ работает в автоматическом режиме.

При падении питающего напряжения, поступающего на первый вход блока слежения 19 (см. фиг. 2), на выходе блока слежения 19 формируется сигнал "Сброс", который поступает на вход блока 4 и отключает его работу.

При повышении питающего напряжения до минимально допустимого уровня блоком слежения 19 через 1-2 с включают блок 4 (БПУ). Задержка в 1-2 с включения блока 4 обуславливается необходимостью завершения переходных процессов элементов и узлов аппарата ИВЛ (например, установку шаговых двигателей и клапанов аппарата в рабочее положение и т.п.).

При отсутствии контрольного сигнала на многоканальном выходе блока 4, который подают на второй вход блока слежения 19 (см. фиг. 3) в течение 1 мс - 1 с (конкретное время ожидания контрольного сигнала зависит от типа выбранной микросхемы блока слежения 19 и от программной организации формирования контрольного сигнала), на выходе блока 19 формируется сигнал "Сброс", который поступает на вход БПУ 4 и осуществляет "сброс" БПУ. После чего выдерживают паузу в течение 1-2 с и блоком слежения 19 повторно включают БПУ 4. При появлении контрольного сигнала на одной из линий многоканального выдоха БПУ 4 и поступлении его на второй вход блока слежения 19 БПУ продолжает работать в прежнем режиме, то есть в режиме выполнения ранее заданных параметров вентиляции легких.

При отсутствии контрольного сигнала на одном из выходов БПУ 4 блоком слежения повторяют "сброс" БПУ 4.

Таким образом, предлагаемый способ повышения помехозащищенности аппаратов ИВЛ с программным (микропроцессорным) управлением позволяет повысить надежность работы аппаратов ИВЛ при осуществлении вентиляции легких, усовершенствовать применяемые в настоящее время аппараты ИВЛ и повысить безопасность пациента при проведении вентиляции легких.

Формула изобретения

Способ повышения помехозащищенности аппаратов искусственной вентиляции легких с программным управлением путем установки во вторичную цепь питания электронного устройства для снижения влияния нестабильности питающего напряжения, отличающийся тем, что в качестве электронного устройства используют блок слежения за питающим напряжением и контрольным сигналом, формируемым при правильном выполнении программы работы искусственной вентиляции легких, первый вход блока слежения подключают к напряжению питания блока программного управления, второй вход - к линии вывода контрольного сигнала блока программного управления, выход блока слежения подключают к входу "Сброс" блока программного управления, его рабочую программу дополняют командами, формирующими контрольный сигнал на одной из линий блока программного управления, обеспечивают контроль уровня напряжения питания блока программного управления, для чего при падении напряжения ниже минимально допустимого уровня блоком слежения отключают его работу, а при превышении напряжением питания минимально допустимого уровня блоком слежения через 1 - 2 с его включают, при обнаружении "сбоя" программы блок программного управления, при отсутствии контрольного сигнала в течение 1 мс - 1 с блоком слежения осуществляют "сброс" блока программного управления, выдерживают паузу в течение 1 - 2 с и блоком слежения повторно его включают, при поступлении контрольного сигнала блок программного управления продолжает работать в прежнем режиме, а при отсутствии контрольного сигнала блоком слежения повторяют его "сброс".

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3