PL244255B1 - Modułowy system wielostanowiskowej wentylacji pacjentów - Google Patents

Abstract

Wynalazek dotyczy modułowego systemu wielostanowiskowej wentylacji pacjentów (P1, P2, P3, P4) zawierającego respirator (1) sterujący, pracujący w trybie ciśnieniowym, mający wyjście pneumatyczne (2) oraz końcówkę wydechową (3), oraz zawierającego co najmniej jeden dzielnik strumienia (D1, D2) gazu z końcówkami wejściowymi (10, 14) i wyjściowymi (11, 12, 15, 9) a także kolektorową linię wydechową (4), charakteryzującego się tym, że pomiędzy respirator (1) a dzielniki strumienia (D1, D2) włączony jest blok zaworowy (5) z wejściem (6) i wyjściami (7, 8), gdzie dzielniki strumienia (D1, D2) połączone są z blokiem zaworowym (5) równolegle, przy czym każdy z dzielników strumienia (D1, D2), do każdej ze swych dwóch końcówek wyjściowych (11, 12, 15, 9) ma przyłączony pneumatyczny system transportu gazów, zawierający zawór wdechowy do łączenia, w fazie wdechu, dzielnika strumienia (D1, D2) gazu z drogami oddechowymi pacjenta (P1, P2 ,P3, P4), oraz zawór wydechowy do łączenia pacjenta (P1, P2 ,P3, P4) z kolektorową linią wydechową (4), przy czym system transportu gazów zawiera ponadto zawór do ustalania minimalnego ciśnienia końcowo - wydechowego płuc pacjenta (P1, P2 ,P3, P4), przy czym zawór jest przyłączony do kolektorowej linii wydechowej (4) połączonej do końcówki wydechowej (3) respiratora.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest modułowy system wielostanowiskowej wentylacji pacjentów zawierający respirator sterujący, pracujący w trybie ciśnieniowym, mający wyjście pneumatyczne oraz końcówkę wydechową, oraz zawierający co najmniej jeden dzielnik strumienia gazu z końcówkami wejściowymi i wyjściowymi a także kolektorową linię wydechową.

W sytuacjach nadzwyczajnych - klęsk żywiołowych (np. wybuchów gazu, tajfunów, tsunami, pandemii wirusowych, zamachów terrorystycznych, zatruć) może dojść do konieczności stosowania terapii oddechowych u tak wielu poszkodowanych, że ich liczba przekroczy wielokrotnie ilość niezbędnych w takich przypadkach respiratorów, dostępnych w kraju lub zagranicą. Najlepszą ilustracją takiej sytuacji jest sytuacja wywołana pandemią wirusa COVID-19 w 2019-2020 roku.

Znane są z literatury przykłady propozycji wykorzystania jednego respiratora do wentylacji więcej niż jednego pacjenta (1. Neyman G., Irvin C.B. A Single Ventilator for Multiple Simulated Patients to Meet Disaster Surge. Academic Emergency Medicine 2006; 13(11): 1246-1249. doi: 10.1197/j.aem; 2. Paladino L., Silverberg M., Charchaflieh J.G., Eason J.K., Wright B.J., Palamidessi N., Arquilla B., Sinert R., Manoach S. Increasing ventilator surge capacity in disasters: ventilation of four adult-human-sized sheep on a single ventilator with a modified Circuit. Resuscitation. 2008 Apr; 77(1): 121-6. Epub 2007 Dec 31. PMID: 18164798. DOI: 10.1016/j.resuscitation.2007.10.016; 3. Sommer D.D., Fisher J.A., Ramcharan V., Marshall S., Vidic D.M. Improvised automatic lung ventilation for unanticipated emergencies. Crit Care Med. 1994 Apr; 22(4): 705-709). 2006.05.009). Jednakże wszystkie te wyżej wymienione rozwiązania nie zapewniają wymaganej przez metabolizm właściwej wentylacji płuc pacjentów podłączonych do jednego respiratora i stabilizacji minutowej wentylacji (najważniejszego parametru terapii oddechowej) przy nieprzewidywanych zmianach mechaniki układu oddechowego w czasie terapii oddechowej.

We wspomnianej powyżej pracy Neyman & Irvin (publikacja 1) podłączono do króćca wdechowego respiratora cztery tzw. sztuczne płuca reprezentujące płuca czterech pacjentów za pomocą trójników pneumatycznych „Y”. Dołączone sztuczne płuca miały tę samą podatność, a zatem wentylacja ich była taka sama. Układ ten, nie mając żadnych elementów regulujących podział wentylacji całkowitej, dostarczanej z respiratora, nie może zapewnić wymaganej wentylacji każdego z płuc, bowiem w rzeczywistości płuca pacjentów mają różne własności mechaniczne (podatność i oporność dróg oddechowych). Ponadto własności te mogą się bardzo zmieniać w trakcie terapii oddechowej i to różnie u każdego z pacjentów, a zatem nie możemy utrzymać wentylacji wszystkich płuc na stałym poziomie.

W wymienionej powyżej pracy Paladino i in. (publikacja 2) autorzy podłączyli do respiratora cztery zdrowe owce, o tej samej wadze. Stwierdzili, że zwierzęta otrzymywały właściwą wentylację płuc, ale nie wykazali, że taka sytuacja będzie również miała miejsce, jeśli jedną z owiec o zdrowych płucach zamienią na taką z patologią płuc.

W wymienionej powyżej pracy Sommer i in. (publikacja 3) autorzy zaproponowali wykorzystanie respiratora do wentylacji większej liczby pacjentów przez jedynie dodanie zaworów grzybkowych do każdego z obwodów wydechowych pacjentów. Nie wyszli jednak poza badania na symulatorach płucnych. Aby zminimalizować efekt dynamicznych zmian podatności płuc i oporności dróg oddechowych na wentylację płuc zarekomendowali dobór pacjentów o stabilnych podatnościach płuc.

W publikacji 4. Branson R.D., Blakeman T.C., Robinson B.R., Johannigman J.A. Use of a Single Ventilator to Support 4 Patients - Laboratory Evaluation of a Limited Concept. Respir Care 2012; 57(3): 399-403, autorzy podważyli sensowność rozwiązań tak prostych, jak te prezentowane we wcześniej wymienionych pracach, dla wentylacji czterech pacjentów za pomocą jednego respiratora. Udowodnili na symulatorach płucnych, że jeśli tylko u jednego z pacjentów zmieni się podatność płuc, to cały dotychczasowy podział wentylacji z respiratora między płucami ulegnie dramatycznym zmianom i nie zostanie spełnione wymaganie stałości wentylacji minutowej dla każdego z pacjentów.

W okresie końca 2019 roku oraz roku 2020, w związku z nagłym przyrostem liczby pacjentów zarażonych koronawirusem COVID-19, wymagających sztucznej wentylacji płuc, i jednoczesnym dramatycznym brakiem respiratorów, w wielu ośrodkach klinicznych podjęto próby wykorzystania jednego respiratora do równoczesnej wentylacji większej liczby pacjentów (ventilator splitting). Wszystkie proponowane rozwiązania (opisane w publikacjach: 5. O’Sullivan K. Irish researchers develop split ventilator for use on two Covid-19 patients at once., The Irish Times 10 kwietnia 2020 r., https://www.irishti- mes.com/news/health/irish-researchers-develop-split-ventilator-for-use-on-two-covid-19-patients-at once-1.4225528; 6. Srinivasan S., Ramadi K.B., Vicario F., Gwynne D., Hayward A., Lagier D., Langer R., Frassica J.J., Baron R.M., Traverso G. A rapidly deployable individualized system for augmenting ventilator capacity Science Translational Medicine 18 May 2020:eabb9401, DOI: 10.1126 https://stm.sciencemag.org/content/early/2020/05/18/scitranslmed.abb9401.full; 7. Clarke A.L., Stephens A.F., Liao S., Byrne T.J., Gregory S.D. Coping with COVID-19: ventilator splitting with differential driving pressure using standard hospital equipment. Anaesthesia, vol. 75, issue 7, lipiec 2020: 872-88) sprowadzają się do ręcznego nastawiania, metodą prób i błędów, podziału strumienia gazu wdechowego dostarczanego z respiratora do każdego z pacjentów. Służą do tego pneumatyczne zawory oporowe umieszczone w liniach wdechowych respiratora. Taki sposób prowadzenia wentylacji wymagałby stałej obecności personelu medycznego, co w warunkach zwykle długotrwałej terapii oddechowej (dnie, tygodnie) jest niemożliwe.

W publikacji 8. Tonnetti T., Zanella A., Pizzilli G., Babcock C.I., Venturi S., Nava S., Pesenti A., Ranieri C.I. One ventilator for two patients: feasibility and considerations of a last resort solution in case of equipment shortage. Torax 2020; 0,1-3. http://dx.doi.org/10.1136/thoraxjnl-2020-214895 autorzy prowadzili aktualnie obiektywne badania dotyczące koncepcji „ventilator splitting”, na dwóch certyfikowanych płucach testowych. Poddali oni krytycznej ocenie dotychczasowe, wymienione wyżej rozwiązania potwierdzając wyniki pracy Bransona i in. (publikacja 4). Jednoznacznie stwierdzili, że koncepcja ta, realizowana w tak prosty technicznie sposób jak ręczne nastawianie stosunku podziału strumienia gazu wdechowego z respiratora, jest ryzykowna dla pacjentów. Nie gwarantuje bowiem stabilizacji ich wentylacji przy dynamicznych zmianach mechaniki płuc, zachodzących nawet podczas zwykłych zdarzeń jak np. zmiana pozycji pacjenta, kaszel czy też nagła częściowa obstrukcja rurki intubacyjnej spowodowana gromadzeniem się plwociny.

Celem wynalazku jest rozwiązanie, które nie będzie miało wymienionych wyżej wad rozwiązań znanych ze stanu techniki i umożliwi uniknięcie związanych z nimi problemów. Jest to zadanie nietrywialnie bowiem w przytoczonych publikacjach (4, 8) wykazano ponad wszelką wątpliwość, że techniki podziału gazu wdechowego z respiratora oparte na koncepcji „ventilator splitting” nie mogą być zastosowane u pacjentów z powodu ich wysokiej zawodności i potencjalnego ryzyka jakie stwarzają dla zdrowia i życia pacjentów.

Przedmiotem wynalazku jest modułowy system wielostanowiskowej wentylacji pacjentów zawierający respirator sterujący, pracujący w trybie ciśnieniowym, mający wyjście pneumatyczne oraz końcówkę wydechową, oraz zawierający co najmniej jeden automatyczny dzielnik strumienia gazu z końcówkami wejściowymi i wyjściowymi, a także kolektorową linię wydechową. Według wynalazku pomiędzy respirator a dzielniki strumienia włączony jest blok zaworowy z wejściem i wyjściami, przy czym dzielniki strumienia połączone są z blokiem zaworowym równolegle, zaś każdy z dzielników strumienia, do każdej ze swych dwóch końcówek wyjściowych ma przyłączony pneumatyczny system transportu gazów, zawierający zawór wdechowy do łączenia, w fazie wdechu, dzielnika strumienia gazu z drogami oddechowymi pacjenta, oraz zawór odcinający do łączenia pacjenta z kolektorową linią wydechową. System transportu gazów zawiera ponadto zawór do ustalania minimalnego ciśnienia końcowo-wydechowego płuc pacjenta, przy czym zawór jest przyłączony do kolektorowej linii wydechowej połączonej do końcówki wydechowej respiratora.

Korzystnie, pneumatyczny system transportu gazów zawiera ponadto szeregowo włączony filtr przeciwbakteryjny/przeciwwirusowy.

Również korzystnie, wejście bloku zaworowego jest połączone z wyjściem pneumatycznym respiratora, zaś wyjścia bloku zaworowego są połączone z końcówkami wejściowymi dzielników strumienia.

Jest też dobrze, jeśli każdy dzielnik strumienia zawiera monitor oddechowy mający dwie niezależne pary torów pomiarowych maksymalnego ciśnienia i wentylacji minutowej dla każdej z końcówek wyjściowych.

Korzystniej, przynajmniej jeden dzielnik posiada wskaźnik do wskazywania maksymalnego ciśnienia w końcówce wyjściowej, oraz wskaźnik do wskazywania wentylacji minutowej dostarczanej do płuc pacjenta.

Jest również korzystnie, jeśli pomiędzy dzielnikiem strumienia a blokiem zaworowym znajduje się system regulacyjny zawierający kolejno: trójnik do doprowadzania mieszanki oddechowej, połączony przewodem pneumatycznym z końcówką wejściową bloku zaworowego, zawór odcinający, rozgałęźnik, do którego połączony jest kondensator pneumatyczny oraz zawory odcinające, pierwszy i drugi, przy czym wyjścia sterujące tych zaworów połączone są także z trójnikiem pneumatycznym, który z kolei połączony jest z trójnikiem, a ponadto wyjście zaworu odcinającego pierwszego połączone jest z końcówką wyjściową bloku zaworowego a wyjście zaworu odcinającego drugiego połączone jest z końcówką wyjściową bloku zaworowego.

Lepiej jest, jeśli kondensator pneumatyczny jest typu kondensatora mieszkowego.

Jest także lepiej gdy zawory odcinające są w postaci wielosegmentowego korpusu, który posiada segment komory wejściowej, segment komory wyjściowej, segment pokrywy komory wyjściowej oraz segment komory sterującej, przy czym komora wejściowa ma końcówkę wejściową doprowadzającą strumień mieszanki oddechowej a komora wyjściowa ma końcówkę wyjściową odprowadzającą strumień mieszanki oddechowej, a ponadto w korpusie komory wyjściowej znajduje się centrycznie usytuowany otwór zamykany płytką przysłony zamocowaną centrycznie na popychaczu, zaś pomiędzy pokrywą a komorą sterującą znajduje się membrana oddziałująca na popychacz, przy czym popychacz jest prowadzony z jednej strony w otworze pokrywy a z drugiej w ślepym otworze komory wejściowej, a ponadto pomiędzy płytką a dnem komory wejściowej jest umieszczona sprężyna zwrotna do dociskania płytki do krawędzi otworu komory wyjściowej, przy czym pokrywa zawiera obwodowo rozmieszczone pod membraną otwory odpowietrzające łączące z atmosferą obszar pneumatyczny utworzony międz y membraną a pokrywą, przy czym w komorze sterującej znajduje się końcówka sterująca do doprowadzania do komory sterującej pneumatycznego sygnału sterującego.

Jest także korzystnie, jeśli dzielniki strumienia są dzielnikami automatycznymi.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia ogólny schemat systemu według wynalazku, fig. 2 przedstawia schematyczny widok automatycznego dzielnika strumienia gazu zastosowanego w korzystnym przykładzie wykonania wynalazku, fig. 3 przedstawia schemat połączeń elementów funkcjonalnych systemu według wynalazku, fig. 4 przedstawia przykładowy blok zaworowy wykorzystany w wynalazku, fig. 5 przedstawia przykładowe zawory odcinające zastosowane w przykładzie wykonania wynalazku.

W schemacie ogólnym, na fig. 1 przedstawiono przykład wykonania modułowego systemu wielostanowiskowej wentylacji pacjentów P1, P2, P3, P4 zawierający respirator 1 sterujący, pracujący w trybie ciśnieniowym, mający wyjście pneumatyczne 2 oraz końcówkę wydechową 3. System w przykładzie wykonania zawiera dwa dzielniki strumienia D1, D2 gazu, z końcówkami wejściowymi odpowiednio 10 i 14 i wyjściowymi, odpowiednio 11, 12 i 15, 9 a także kolektorową linię wydechową 4. Pomiędzy respirator 1 a każdy z dzielników strumienia D1, D2 włączony jest blok zaworowy 5 z wejściem 6 i wyjściami 7, 8. Dzielniki strumienia D1, D2 połączone są z blokiem zaworowym 5 równolegle. W przykładzie wykonania wejście 6 bloku zaworowego 5 jest połączone z wyjściem pneumatycznym 2 respiratora 1, zaś wyjścia 7, 8 bloku zaworowego 5 są połączone z końcówkami wejściowymi, odpowiednio 10, 14 dzielników strumienia D1, D2.

Na fig. 3 widać, że każdy z dzielników strumienia D1, D2, do każdej ze swych dwóch końcówek wyjściowych 11, 12 i 15, 9, odpowiednio, ma przyłączony pneumatyczny system 21 transportu gazów, zawierający zawór wdechowy 22 do łączenia, w fazie wdechu, dzielnika strumienia D1, D2 gazu z drogami oddechowymi pacjenta P1, P2, P3, P4, oraz zawór odcinający 24 do łączenia pacjenta P1, P2, P3, P4 z kolektorową linią wydechową 4. System 21 transportu gazów zawiera ponadto zawór 26 do ustalania minimalnego ciśnienia końcowo-wydechowego płuc pacjenta P1, P2, P3, P4, przy czym zawór 26 jest przyłączony do kolektorowej linii wydechowej 4 połączonej do końcówki wydechowej 3 respiratora. W przykładzie wykonania pneumatyczny system 21 transportu gazów zawiera ponadto szeregowo włączony filtr przeciwbakteryjny/przeciwwirusowy 25.

Na fig. 2 przedstawiono dzielnik strumienia zastosowany do korzystnego przykładu wykonania systemu, który jest dzielnikiem automatycznym. Może to być na przykład dzielnik taki jak ujawniono w opisie patentowym EP3154617. W przykładzie wykonania każdy dzielnik strumienia D1, D2 zawiera monitor oddechowy mający dwie niezależne pary torów pomiarowych maksymalnego ciśnienia i wentylacji minutowej dla każdej z końcówek wyjściowych 11, 12, 15, 9. Korzystnie, przynajmniej jeden dzielnik D1, D2 posiada wskaźnik 17, 18 do wskazywania maksymalnego ciśnienia w końcówce wyjściowej 11, 12, oraz wskaźnik 16, 19 do wskazywania wentylacji minutowej dostarczanej do płuc pacjenta P1, P2, P3, P4. Gaz oddechowy z respiratora 1 jest doprowadzany do końcówki wejściowej 10 dzielnika strumienia D1, D2, zaś wyprowadzany jest do pacjenta P1 przez końcówkę wyjściową 11 oraz do pacjenta P2 przez końcówkę wyjściową 12. Dzielnik strumienia D1, D2 posiada także pokrętło 20 zadające procentowy podział strumienia gazu dostarczanego przez respirator 1 do końcówki wejściowej 10, pomiędzy końcówki wyjściowe 11 oraz 12 dzielnika D1, D2.

Na fig. 4 przedstawiono szczegół systemu według przykładu wykonania, w którym pomiędzy dzielnikiem strumienia D1, D2 a blokiem zaworowym 5 znajduje się system regulacyjny zawierający kolejno: trójnik 27 do doprowadzania mieszanki oddechowej, połączony przewodem pneumatycznym z końcówką wejściową 6 bloku zaworowego 5, zawór odcinający 30, rozgałęźnik 31, do którego połączony jest kondensator pneumatyczny 33 oraz zawory odcinające, pierwszy 34 i drugi 35. Wyjścia sterujące zaworów odcinających 34, 35 połączone są także z trójnikiem pneumatycznym 28, który z kolei połączony jest z trójnikiem 27, a ponadto wyjście zaworu odcinającego pierwszego 34 połączone jest z wyjściem 8 bloku zaworowego 5 a wyjście zaworu odcinającego drugiego 35 połączone jest z wyjściem 7 bloku zaworowego 5. W korzystnym przykładzie wykonania kondensator pneumatyczny 33 jest typu kondensatora mieszkowego.

Przykład wykonania zaworu odcinającego 34, 35 w postaci wielosegmentowego korpusu, który posiada segment komory wejściowej 37, segment komory wyjściowej 38, segment pokrywy 39 komory wyjściowej 38 oraz segment komory sterującej 41. Komora wejściowa 37 ma końcówkę wejściową we doprowadzającą strumień mieszanki oddechowej a komora wyjściowa 38 ma końcówkę wyjściową wy odprowadzającą strumień mieszanki oddechowej. W korpusie komory wyjściowej 38 znajduje się centrycznie usytuowany otwór zamykany płytką 43 przysłony zamocowaną centrycznie na popychaczu 42. Pomiędzy pokrywą 39 a komorą sterującą 41 znajduje się membrana 40 oddziałująca na popychacz 42. Popychacz 42 jest prowadzony z jednej strony w otworze pokrywy 39 a z drugiej w ślepym otworze komory wejściowej 37. Pomiędzy płytką 43 a dnem komory wejściowej 37 jest umieszczona sprężyna zwrotna 44 do dociskania płytki 43 do krawędzi otworu komory wyjściowej 38. Pokrywa 39 zawiera obwodowo rozmieszczone pod membraną 40 otwory odpowietrzające, łączące z atmosferą obszar pneumatyczny utworzony między membraną 40 a pokrywą 39. W komorze sterującej 41 znajduje się końcówka sterująca st do doprowadzania do komory sterującej 41 pneumatycznego sygnału sterującego. Zawór odcinający 34, 35 jest normalnie zamknięty, natomiast pod napływem ciśnienia sterującego doprowadzanego za pomocą końcówki sterującej st do komory nad membraną 40 następuje przesunięcie popychacza 42 i otwarcie połączenia pomiędzy komorami 37 i 38 zaworu, co umożliwia przepływ powietrza między końcówkami pneumatycznymi we oraz wy. Powrót do stanu normalnie zamkniętego umożliwia sprężyna zwrotna 44.

Modułowy system wielostanowiskowej automatycznej wentylacji pacjentów według wynalazku ma bardzo korzystne cechy użytkowe.

Przykładowo, zastosowanie jednego regulatora podziału strumienia gazu dla dwóch pacjentów, zmniejsza dwukrotnie wymaganą liczbę elementów, które są najdroższymi elementami systemu w stosunku do rozwiązania, w którym zastosowano by oddzielne regulatory strumienia gazu dla każdego pacjenta. Dzięki zastosowaniu, w korzystnym przykładzie wykonania, automatycznych regulatorów, jest zapewniona prostota dobom nastaw parametrów pracy całego systemu: dla każdej pary pacjentów, jak również w ramach całego systemu. Praca respiratora w trybie stałociśnieniowym gwarantuje brak interakcji pomiędzy regulatorami.

Ważną cechą systemu jest to, że większa liczba pacjentów jednocześnie wentylowanych ułatwia potencjalnie ich dobór w pary tak, aby każdy z regulatorów podziału strumienia wentylował parę o zbliżonych mechanicznych parametrach układu oddechowego, tzn. o podobnym oporze dróg oddechowych i podatności płuc.

W wielostanowiskowym systemie wentylacji kilku pacjentów za pomocą jednego respiratora zasadnicze znaczenie ma tryb pracy respiratora. Pomijając specjalne sposoby zindywidualizowanej wentylacji, w ogromniej większości respiratorów są dostępne dwa tryby pracy: ciśnieniowy, gdy ciśnienie wytwarzane przez respirator jest stałe i niezależne od strumienia gazu dostarczanego pacjentowi, oraz objętościowy, gdy objętość dostarczanego przez respirator gazu jest stała i niezależna od ciśnienia w końcówce wyjściowej respiratora.

Jednoczesna wentylacja kilku pacjentów podłączonych równolegle do respiratora różni się diametralnie w oby opisanych trybach pracy. Ciśnieniowy tryb pracy oznacza, że respirator zachowuje się jak źródło ciśnienia o bardzo małej oporności własnej utrzymując, w sieci równolegle podłączonych pacjentów, ciśnienie niezależne od ilości powietrza przez nich pobieranego. To oznacza także, że zmiana oporów oddechowych czy podatności płuc któregokolwiek z pacjentów nie ma żadnego wpływu na warunki wentylacji pozostałych. W objętościowym trybie pracy stała objętość gazu dostarczanego cyklicznie przez respirator musi być podzielona pomiędzy pacjentów. Respirator zachowuje się jak źródło strumienia gazu o bardzo dużej oporności własnej. Zmiana poboru powietrza przez jednego z podłączonych pacjentów, wprowadzona przez lekarza lub powstała z innej przyczyny, natychmiast zmienia ciśnienie w sieci i tym samym warunki wentylacji wszystkich pacjentów. O ile opanowanie tych zmian w przypadku jedynie dwóch podłączonych pacjentów jest stosunkowo łatwe, o tyle przy większej ich liczbie może być zadaniem praktycznie niewykonalnym. Tak więc w przypadku wielostanowiskowej wentylacji jedynym, właściwym trybem wentylacji jest tryb ciśnieniowy.

Działanie modułowego systemu wielostanowiskowej wentylacji pacjentów będącego przedmiotem wynalazku najlepiej można przedstawić analizując schemat pokazany na Fig. 3. Respirator 1 pracujący najkorzystniej w trybie stałociś nieniowym wytwarza cyklicznie w fazie wdechu nadciśnienie w swojej końcówce wyjścia pneumatycznego 2. Jest ono podawane do wejścia 6 bloku zaworowego 5, do którego wyjść 7 i 8 są przyłączone ró wnolegle dzielniki strumienia D1 i D2. Ich maksymalna liczba zależy od z jednej strony wymaganej przez pacjentów P1, P2, P3, P4 sumarycznej wentylacji minutowej, a z drugiej strony od maksymalnej dysponowanej przez respirator 1 wentylacji minutowej, która w obecnie produkowanych respiratorach osiąga wartość około 200 l/min. Jest bardzo ważne, aby respirator 1 dawał możliwość stosowania trybu stałociśnieniowego, wtedy bowiem działanie poszczególnych dzielników strumienia jest niezależne tzn. zmiana strumienia gazu oddechowego pobiera nego przez jeden z dzielników D1, D2 nie ma wpływu na pracę pozostałych, czyli nie ma między nimi interakcji.

Na Fig. 1 rysunku wyodrębniono w szczegółach połączeń dzielnik D1 przyjmując założenie, że kolejny dzielnik D2 oraz ewentualne następne, równoległe przyłączone dzielniki, są układowo identyczne. Dla znawcy dziedziny oczywiste będzie, iż w ten sposób można przyłączyć większą liczbę dzielników D1, D2 i - odpowiednio - większą liczbę pacjentów P1, P2, P3, P4. Strumień gazu oddechowego podawany pod stałym ciśnieniem z respiratora 1 do końcówki wejściowej 10 dzielnika D1 ulega podziałowi pomiędzy pacjentów P1 i P2 w zadanym przez lekarza stosunku. Aby zapewnić kontrolę tego procesu podziału, zastosowano w każdym z dwu kanałów wyjściowych, odpowiednio 11, 12 i 15, 9 dzielników D1, D2, monitorowanie zarówno ciśnienia, jak i wentylacji minutowej podawanych do płuc respirowanych pacjentów P1, P2, P3, P4. Jest bardzo ważne, że strumień gazu oddechowego w fazie wdechu jest podawany jednemu pacjentowi P1 przez zawór wdechowy 22, uniemożliwiający w fazie wydechu wsteczny przepływ powietrza do respiratora 1. Powietrze wydychane przez pacjenta P1 jest przeprowadzone przez zawór wydechowy 24 przez filtr przeciwbakteryjny/przeciwwirusowy 25 i zawór 26 ustalający minimalne ciśnienie w fazie wydechu kierowane do kolektorowej linii wydechowej 4 przyłączonej do końcówki wydechowej 3 respiratora 1. W ten sposób jest zamykana droga oddechowa od respiratora 1 do pacjenta P1 i od pacjenta P1 do respiratora 1 - identycznie dla każdego z przyłączonych pacjentów P1, P2, P3, P4...

Dołączenie kolejnych par pacjentów P1, P2, P3, P4 polega na pokazanej na Fig. 3 rysunku rozbudowie połączeń elementów systemu w sposób identyczny dla każdego dołączanego pacjenta P1, P2, P3, P4, których liczba, określona przez lekarza, jest ograniczona wydajnością respiratora 1 i wymaganą ich indywidualną wentylacją minutową. Aby umożliwić obiektywną kontrolę warunków wentylacji dzielnik strumienia D1, D2 został wyposażony w monitor oddechowy szczytowego ciśnienia wyjściowego oraz minutowej wentylacji dostarczanej każdemu pacjentowi P1, P2, P3, P4. Liczba dołączonych pacjentów P1, P2, P3, P4 nie musi być parzysta. Niewykorzystywane wyjście dzielnika D1, D2 należy w takim przypadku zaślepić.

Na Fig. 1 rysunku pokazano przykładową konfigurację połączeń respiratora 1 sterującego modułowego systemu wentylacji dla przypadku jednoczesnej wentylacji czterech pacjentów P1, P2, P3, P4. Kierunki strumieni gazu oddechowego dostarczanych przez respirator 1 z końcówki wyjścia pneumatycznego 2 oraz odbieranych przez respirator 1 w końcówce wydechowej 3 są zobrazowane strzałkami.

Przedstawiony na Fig. 4 blok zaworowy 5 stanowi element systemu pośredniczący pomięd zy respiratorem a dzielnikami D1 i D2. Zastosowane w nim sterowane zawory odcinające 34 i 35 łączą komorę kondensatora pneumatycznego 33 z końcówkami wejściowymi dzielników D1 i D2 w fazie wdechu, natomiast w fazie wydechu odcinają połączenie pneumatyczne dzielników z komorą kondensatora 33. Ponieważ pomiędzy komorą kondensatora 33 i końcówką wyjściową respiratora 1 jest włączony zawór odcinający 30, w komorze tego kondensatora 33 pozostanie ładunek sprężonego powietrza pod ciśnieniem panującym na wyjściu pneumatycznym 2 respiratora 1 w chwili przełączenia zaworów odcinających 30. Ciśnienie wyjściowe respiratora 1 jest jednocześnie sygnałem sterującym doprowadzonym do końcówek sterujących st zaworów odcinających 34 i 35. W fazie wydechu ciśnienie wyjściowe spada do poziomu ciśnienia atmosferycznego, powodując odcięcie przepływu pomiędzy końcówkę wejściową we i końcówkę wyjściową wy każdego z zaworów 34 i 35.

Wejście 6 bloku zaworowego 5 jest połączone z pneumatycznym kolektorem zbudowanym z systemu rur połączonych trójnikami 27 i 28 doprowadzającym mieszankę oddechową do końcówek sterujących st zaworów odcinających 34 i 35 a następnie poprzez wyjścia 8 oraz 7 do dzielników D1 oraz D2. System może być w miarę potrzeb rozbudowany o kolejny zawór sterowany 36 poprzez rozbudowę połączeń w postaci dodatkowych linii 29 i 32 zaznaczonych linią przerywaną.

Blok zaworowy 5 spełnia ważną rolę w systemie dystrybucji gazu podawanego z re spiratora 1 do płuc pacjentów P1, P2, P3, P4. W początkowej fazie wdechu, kiedy strumień gazu jest największy, dostarcza dodatkowej porcji powietrza zgromadzonego uprzednio w kondensatorze 33. Ponadto obecność kondensatora 33 zmniejsza w fazie wdechu wzajemne oddziaływanie dołączonych dzielników D1, D2.

Oczywiście wynalazek nie ogranicza się tylko do pokazanych przykładów realizacji i możliwe są różne jego modyfikacje w ramach zastrzeżeń patentowych bez odejścia od istoty wynalazku.

Claims (9)

1. Modułowy system wielostanowiskowej wentylacji pacjentów (P1, P2, P3, P4) zawierający respirator (1) sterujący, pracujący w trybie ciśnieniowym, mający wyjście pneumatyczne (2) oraz końcówkę wydechową (3), oraz zawierający co najmniej jeden dzielnik strumienia (D1, D2) gazu z końcówkami wejściowymi (10, 14) i wyjściowymi (11, 12, 15, 9) a także kolektorową linię wydechową (4), znamienny tym, że pomiędzy respirator (1) a dzielniki strumienia (D1, D2) włączony jest blok zaworowy (5) z wejściem (6) i wyjściami (7, 8), gdzie dzielniki strumienia (D1, D2) połączone są z blokiem zaworowym (5) równolegle, przy czym każdy z dzielników strumienia (D1, D2), do każdej ze swych dwóch końcówek wyjściowych (11, 12, 15, 9) ma przyłączony pneumatyczny system (21) transportu gazów, zawierający zawór wdechowy (22) do łączenia, w fazie wdechu, dzielnika strumienia (D1, D2) gazu z drogami oddechowymi pacjenta (P1, P2, P3, P4), oraz zawór wydechowy (24) do łączenia pacjenta (P1, P2, P3, P4) z kolektorową linią wydechową (4), przy czym system (21) transportu gazów zawiera ponadto zawór (26) do ustalania minimalnego ciśnienia końcowo-wydechowego płuc pacjenta (P1, P2, P3, P4), przy czym zawór (26) jest przyłączony do kolektorowej linii wydechowej (4) połączonej do końcówki wydechowej (3) respiratora.

2. System według zastrz. 1, znamienny tym, że pneumatyczny system (21) transportu gazów zawiera ponadto szeregowo włączony filtr przeciwbakteryjny/przeciwwirusowy (25).

3. System według zastrz. 1, znamienny tym, że wejście (6) bloku zaworowego (5) jest połączone z wyjściem pneumatycznym (2) respiratora (1), zaś wyjścia (7, 8) bloku zaworowego (5) są połączone z końcówkami wejściowymi (10, 14) dzielników strumienia (D1, D2).

4. System według zastrz. 1, znamienny tym, że każdy dzielnik strumienia (D1, D2) zawiera monitor oddechowy mający dwie niezależne pary torów pomiarowych maksymalnego ciśnienia i wentylacji minutowej dla każdej z końcówek wyjściowych (11, 12, 15, 9).

5. System według zastrz. 4, znamienny tym, że przynajmniej jeden dzielnik (D1, D2) posiada wskaźnik (17, 18) do wskazywania maksymalnego ciśnienia w końcówce wyjściowej (11, 12), oraz wskaźnik (16, 19) do wskazywania wentylacji minutowej dostarczanej do płuc pacjenta (P1, P2, P3, P4).

6. System według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiędzy dzielnikiem strumienia (D1, D2) a blokiem zaworowym (5) znajduje się system regulacyjny zawierający kolejno: trójnik (27) do doprowadzania mieszanki oddechowej, połączony przewodem pneumatycznym z końcówką wejściową (6) bloku zaworowego (5), zawór odcinający (30), rozgałęźnik (31), do którego połączony jest kondensator pneumatyczny (33) oraz zawory odcinające, pierwszy i drugi (34, 35), przy czym wyjścia sterujące zaworów odcinających (34, 35) połączone są także z trójnikiem pneumatycznym (28), który z kolei połączony jest z trójnikiem (27), a ponadto wyjście zaworu odcinającego pierwszego (34) połączone jest z wyjściem (8) bloku zaworowego (5) a wyjście zaworu odcinającego drugiego (35) połączone jest z wyjściem (7) bloku zaworowego (5).

7. System według zastrz. 6, znamienny tym, że kondensator pneumatyczny (33) jest typu kondensatora mieszkowego.

PL 244255 Β1

8. System według zastrz. 6, znamienny tym, że zawory odcinające (34, 35) są w postaci wielosegmentowego korpusu, który posiada segment komory wejściowej (37), segment komory wyjściowej (38), segment pokrywy (39) komory wyjściowej (38) oraz segment komory sterującej (41), przy czym komora wejściowa (37) ma końcówkę wejściową doprowadzającą strumień mieszanki oddechowej a komora wyjściowa (38) ma końcówkę wyjściową odprowadzającą strumień mieszanki oddechowej, a ponadto w korpusie komory wyjściowej (38) znajduje się centrycznie usytuowany otwór zamykany płytką (43) przysłony zamocowaną centrycznie na popychaczu (42), zaś pomiędzy pokrywą (39) a komorą sterującą (41) znajduje się membrana (40) oddziałująca na popychacz (42), przy czym popychacz (42) jest prowadzony z jednej strony w otworze pokrywy (39) a z drugiej w ślepym otworze komory wejściowej (37), a ponadto pomiędzy płytką (43) a dnem komory wejściowej (37) jest umieszczona sprężyna zwrotna (44) do dociskania płytki (43) do krawędzi otworu komory wyjściowej (38), przy czym pokrywa (39) zawiera obwodowo rozmieszczone pod membraną (40) otwory odpowietrzające łączące z atmosferą obszar pneumatyczny utworzony między membraną (40) a pokrywą (39), przy czym w komorze sterującej (41) znajduje się końcówka sterująca do doprowadzania do komory sterującej (41) pneumatycznego sygnału sterującego.

9. System według zastrz. 1, znamienny tym, że dzielniki strumienia (D1, D2) są dzielnikami automatycznymi.