RU2108084C1 - Device for artificial pulmonary ventilation - Google Patents
Device for artificial pulmonary ventilation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2108084C1 RU2108084C1 RU93047350A RU93047350A RU2108084C1 RU 2108084 C1 RU2108084 C1 RU 2108084C1 RU 93047350 A RU93047350 A RU 93047350A RU 93047350 A RU93047350 A RU 93047350A RU 2108084 C1 RU2108084 C1 RU 2108084C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- compressor
- controller
- control unit
- Prior art date
Links
- 0 CC1C(C)C2C3(C)C(*)(CC=S)C3CC2C1 Chemical compound CC1C(C)C2C3(C)C(*)(CC=S)C3CC2C1 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Percussion Or Vibration Massage (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области медицинского приборостроения. Преимущественной областью использования изобретения является служба скорой помощи, а также операционные и реанимационные отделения стационаров. The invention relates to the field of medical instrumentation. The primary field of use of the invention is the ambulance service, as well as the operating and resuscitation departments of hospitals.
Известные конструкции аппаратов искусственной вентиляции легких весьма разнообразны [1, 2]. Known designs of mechanical ventilation devices are very diverse [1, 2].
Как правило, аппараты искусственной вентиляции легких с механическим приводом представляют собой относительно сложные и громоздкие электро-пневмо-механические устройства, управляемые в операционных, палатах интенсивной терапии или в автомобилях скорой помощи. Такие аппараты, например Энгстрема, обычно содержат воздуховодные магистрали вдоха и выдоха, генератор потока газовой смеси, выполняемый обычно в форме камеры объемного вытеснения с электро-механо-газодинамическим приводом, средства задания и ручной регулировки параметров работы аппарата, а также средства контроля некоторых параметров искусственной вентиляции легких (измерители давления в магистралях выдоха, измеряли расход газовой смеси). Подобные аппараты имеют крайне неудовлетворительные массогабаритные характеристики, что приводит к значительным неудобствам при их эксплуатации. В частности, при оказании скорой помощи пациент может быть подключен к аппарату, установленному в автомобиле. По прибытии его в стационар возникает проблема транспортировки реанимации или операционную как самого пациента, так и обеспечивающего его жизнедеятельность аппарата искусственной вентиляции легких. Из-за значительных массы и габаритов аппарата это, как правило, оказывается невозможным и приводит к вынужденному переходу на вентиляцию ручным способом. Typically, mechanical-driven mechanical ventilation devices are relatively complex and cumbersome electro-pneumatic-mechanical devices operated in operating rooms, intensive care units or ambulances. Such devices, for example, Engstrem, usually contain air lines for inspiration and expiration, a gas mixture flow generator, usually made in the form of a volume displacement chamber with an electro-mechano-gas-dynamic drive, means for setting and manual adjustment of the device's operation parameters, and also means for controlling some parameters of the artificial ventilation (pressure gauges in the exhalation lines, measured the flow rate of the gas mixture). Such devices have extremely unsatisfactory weight and size characteristics, which leads to significant inconvenience during their operation. In particular, when providing first aid, the patient can be connected to an apparatus installed in the car. Upon his arrival at the hospital, the problem arises of transporting resuscitation or operating room both to the patient himself and to the artificial lung ventilation apparatus that ensures his vital functions. Due to the considerable mass and dimensions of the apparatus, this, as a rule, turns out to be impossible and leads to a forced transition to ventilation manually.
С другой стороны, существующие сегодня портативные аппараты искусственной вентиляции легких не обеспечивают проведения полного комплекса режимов распираторной терапии, соответствующего современным требованиям [3, 4] . On the other hand, the portable lung ventilation apparatuses existing today do not provide a full range of respiratory therapy regimens that meets modern requirements [3, 4].
Еще одним существенным недостатком известных аппаратов является сложность и трудоемкость операций дезинфекции всех связанных с пациентом воздуховодных частей аппарата, особенно частей, используемых в магистралях выдоха. Another significant drawback of the known devices is the complexity and complexity of disinfection of all air-related parts of the device associated with the patient, especially parts used in exhalation lines.
Известен аппарат, которому указанные недостатки свойственны в меньшей степени (авт. св. СССР кл. 4 A 61 H 31/02, N 1209214). Улучшение показателей этого аппарата достигается использованием в генераторе потока газовой смеси вместо камеры объемного вытеснения двух электроприводных нагревателей, а также введением в состав аппарата электронных средств задания режимов работы. A known apparatus to which these disadvantages are characteristic to a lesser extent (ed. St. USSR class 4 A 61
Указанное изобретение наиболее близко к предлагаемому и выбрано за прототип. The specified invention is closest to the proposed and selected for the prototype.
Структурная схема аппарата, реализующего это изобретение, включает в себя два нагнетателя смеси с воздуховодами в канале вдоха и канале выдоха, а также электрически последовательно соединенные электронный блок управления в виде формирователя временных интервалов и согласующий релейный блок. Соответствующие выходы последнего связаны с питающими электрическими входами обоих нагнетателей газовой смеси. The structural diagram of the apparatus that implements this invention includes two superchargers of the mixture with air ducts in the inspiration channel and the exhalation channel, as well as an electronically connected electronic control unit in the form of a shaper of time intervals and a matching relay block. The corresponding outputs of the latter are connected to the supply electrical inputs of both superchargers of the gas mixture.
Работа устройства прототипа определяется блоком управления, который в соответствии с положениями установленных на нем регуляторов формирует управляющие электрические сигналы, задающие временные интервалы дыхательных циклов. The operation of the prototype device is determined by the control unit, which, in accordance with the provisions of the regulators installed on it, generates control electrical signals that specify the time intervals of the respiratory cycles.
Устройство-прототип имеет достаточно приемлемые массогабаритные характеристики. Однако его использование в ситуации транспортировки пациента на носилках без отключения или изменения режима искусственной вентиляции все же оказывается заруднительным. Пациент остается связанным с аппаратом двумя шлангами-воздуховодами, которые ограничивают возможность оперативной работы медицинского персонала. Кроме того, использованные в прототипе принципы создания газового потока обеспечивают проведение искусственной вентиляции легких лишь в режиме управления по времени с активным (IPNPU). Тем самым исключается возможность реализации современных режимов вентиляци, основанных на использовании объемного и прессоциклического способов управления вентиляцией. Поэтому устройство-прототип практически весьма ограничено по применению и может быть использовано, по крайней мере по замыслу его авторов, только для выполнения искусственной вентиляции легких у экспериментальных животных в лабораторной практике. The prototype device has a fairly acceptable weight and size characteristics. However, its use in a situation of transporting a patient on a stretcher without turning off or changing the ventilation mode is still difficult. The patient remains connected to the device with two air hoses that limit the possibility of operational work of medical personnel. In addition, the principles of creating a gas stream used in the prototype provide artificial ventilation of the lungs only in time-controlled mode with active (IPNPU). This excludes the possibility of implementing modern ventilation modes based on the use of volumetric and pressocyclic ventilation control methods. Therefore, the prototype device is practically very limited in application and can be used, at least according to the intention of its authors, only for performing mechanical ventilation in experimental animals in laboratory practice.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в известном устройстве для искусственной вентиляции легких, содержащем воздуховод, нагнетатель потока газовой смеси и блок управления работой нагнетателя, нагнетатель потока выполнен в виде осевого лопаточного компрессора с реверсивным приводом. The essence of the invention lies in the fact that in the known device for artificial ventilation of the lungs, containing an air duct, a supercharger of a gas mixture flow and a control unit for operating a supercharger, the supercharger is made in the form of an axial blade compressor with a reversible drive.
Форма выполнения конкретного пациента, необходимого для обеспечения процедуры искусственной вентиляции, не является принципиальной. В зависимости от клинической ситуации коннектор может быть представлен эндотрахеальной трубкой, лицевой или ларингеальной маской. The execution form of a particular patient, necessary to ensure the procedure of artificial ventilation, is not fundamental. Depending on the clinical situation, the connector may be represented by an endotracheal tube, facial or laryngeal mask.
Предлагаемая форма выполнения нагнетателя дыхательной газовой смеси позволяет минимизировать его массогабаритные характеристики, доведя их до пределов, допускающих, когда это необходимо, совмещение нагнетателя и дыхательной маски в единый портативный узел. При этом связь такого узла с блоком управления аппарата приобретает чисто электрический характер и может быть выполнена в виде гибкой кабельной линии без наложения ограничений на ее длину. Тем самым обеспечивается возможность выполнения всего аппарата в переносном варианте, что устраняет ранее отмеченный недостаток устройства-прототипа в ситуации его эксплуатации в машине скорой помощи. Облегчаются также условия стерилизации элементов аппарата. The proposed embodiment of the supercharger of the respiratory gas mixture allows to minimize its weight and size characteristics, bringing them to the extent that, when necessary, allow the supercharger and breathing mask to be combined into a single portable unit. Moreover, the connection of such a unit with the control unit of the apparatus acquires a purely electrical character and can be made in the form of a flexible cable line without imposing restrictions on its length. This makes it possible to carry out the entire apparatus in a portable version, which eliminates the previously noted drawback of the prototype device in the situation of its operation in an ambulance. The sterilization conditions of the apparatus elements are also facilitated.
В частном случае, когда необходимо производить искусственную вентиляцию легких с использованием специально создаваемых дыхательных смесей, воздуховод предлагаемого устройства снабжен нереверсивным клапаном, вход которого связан источником дыхательной газовой смеси, а выход - с атмосферой. При такой форме выполнения воздуховода через клапан может быть подключен генератор искусственной газовой смеси, например так, как это показано на фиг.2. In the particular case, when it is necessary to perform artificial ventilation of the lungs using specially created breathing mixtures, the airway of the proposed device is equipped with a non-reversing valve, the inlet of which is connected to the source of the respiratory gas mixture, and the outlet to the atmosphere. With this form of execution of the duct through the valve can be connected to the generator of an artificial gas mixture, for example, as shown in figure 2.
Такое решение обеспечивает возможность использования предлагаемого изобретения в качестве многофункционального лечебно-диагностического респираторного комплекса. This solution provides the possibility of using the invention as a multifunctional diagnostic and treatment respiratory complex.
В другом частном случае реализации предлагаемого изобретения воздуховод выполнен содержащим электрические преобразователи давления и расхода газовой смеси, а блок управления выполнен содержащим контроллер ввода, центральный процессор с постоянным запоминающим устройством, оперативное запоминающее устройство и контроллер вывода, при этом электрические выходы преобразователей давления и расхода газовой смеси связаны со входом контроллера ввода, выход контроллера ввода связан со входом оперативного запоминающего устройства, выход оперативного запоминающего устройства связан со входом центрального процессора, выход центрального процессора связан со входом контроллера, а выход контроллера связан с источником питания привода компрессора. In another particular case of the implementation of the invention, the air duct is made up of electric pressure and gas mixture flow transducers, and the control unit is made up of an input controller, a central processor with read-only memory, random access memory and an output controller, while the electrical outputs of the pressure and gas mixture flow transducers connected to the input of the input controller, the output of the input controller is connected to the input of random access memory, the output perativnogo storage device connected to the input of the CPU, the CPU output is connected to the controller input and the controller output is connected to a source of drive power of the compressor.
Подобная форма выполнения упомянутых выше структурных элементов аппарата позволяет получить информацию о состоянии органов внешнего дыхания пациента, в частности об их биомеханических параметрах и, используя эту информацию, реализовать в аппарате режимы адаптивного управления процессом искусственной вентиляции легких на основе заданных программ. This form of execution of the above-mentioned structural elements of the apparatus allows to obtain information about the state of the patient’s external respiration organs, in particular, about their biomechanical parameters and, using this information, implement adaptive control modes of the artificial lung ventilation process on the basis of specified programs.
На фиг. 1 представлена структурная схема аппарата, реализующего предлагаемое изобретение в его базовой конфигурации; на фиг. 2 - структурная схема многофункционального респираторного комплекса, реализованного на основе предлагаемого изобретения; на фиг. 3 - пример конструкции нагнетателя газовой смеси; на фиг. 4 - структурная схема блока управления. In FIG. 1 shows a structural diagram of an apparatus that implements the invention in its basic configuration; in FIG. 2 is a structural diagram of a multifunctional respiratory complex, implemented on the basis of the invention; in FIG. 3 is an example of a design of a supercharger of a gas mixture; in FIG. 4 is a block diagram of a control unit.
Приведенная на фиг.1 структурная схема аппарата, реализующего предлагаемое изобретение в его базовой конфигурации, включает для придания аппарату целостности дыхательную маску 1. В состав аппарата входят нагнетатель 2 потока газовой смеси, воздуховод 3, блок 4 управления с электрическим кабелем 5, подключенным через разъем 6 к нагнетателю 2. В частном случае реализации с воздуховодом 3 связан через коннектор 7 нереверсивный клапан 8. Shown in figure 1 is a structural diagram of an apparatus that implements the invention in its basic configuration includes a
Пример использования предлагаемого изобретения в составе многофункционального респираторного комплекса показан на фиг.2. Комплекс включает эндотрахеальную трубку 1 (эквивалент дыхательной маски 1), нагнетатель 2, воздуховод 3 с подключенным к нему нереверсивным клапаном 8, блок 4 управления, а также ряд дополнительных по отношению к изобретению элементов: блок ротаметров, подключенный к газовым магистралям 10, 11 и 12, блок ручной вентиляции 13, подключенный воздуховодами 14 и 15 к блоку 9 ротаметров и клапану 8. An example of the use of the invention in the multifunctional respiratory complex is shown in figure 2. The complex includes an endotracheal tube 1 (equivalent to a breathing mask 1), a
Как видно из фиг. 2 предлагаемый портативный аппарат достаточно легко может быть включен в состав сложного стационарного лечебно-диагностического комплекса. As can be seen from FIG. 2, the proposed portable device can quite easily be included in a complex stationary medical diagnostic complex.
В примере конструктивного выполнения нагнетателя газовой смеси, показанном на фиг.3, нагнетатель 2 объединен с воздуховодом 3 в неразъемный конструктивный узел, что с учетом относительно малых габаритов нагнетателя и воздуховода является наиболее предпочтительной формой выполнения и устраняет необходимость межблочного разъемного соединения, не создавая в то же время неудобств при стерилизации воздушного канала. In the example of the structural design of the gas mixture supercharger shown in Fig. 3, the
Упомянутый конструктивный узел включает в себя корпус 16, внутри которого установлены и неподвижно закреплены реверсивный электродвигатель 17 и направляющие аппараты 18 и 19. На валу 20 электродвигателя 17 закреплена крыльчатка 21, размещенная между направляющими аппаратами 18 и 19. Соединение нагнетателя с другими элементами дыхательного контура осуществляется через пневмоконнекторы 22 и 23, при этом в показанном на фиг.3 варианте конструкции нагнетателя (по причинам, указанным ниже) соединение с дыхательной маской 1 осуществляется через пневмоконнектор 22, а соединение с генератором (источником) газовой смеси - через пневмоконнектор 23. В корпусе 16 установлены также электрические преобразователи (датчики) давления 24 и расхода газовой смеси 25. The aforementioned structural unit includes a
Функционирование нагнетателя осуществляется следующим образом. При подаче питания начинает работу электродвигатель 17. При этом за счет вращательного движения установленной на его валу 20 крыльчатки 21 создается поток газовой смеси, направленный от пневмоконнектора 23 к пневмоконнектору 22. Работа двигателя 17 и вращение крыльчатки 21 продолжаются до окончания фазы вдоха. По окончании фазы вдоха сигналом блока 4 управления меняется направление вращения электродвигателя 17 на противоположное, соответственно меняется направление вращения крыльчатки 21, в результате чего воздушный (газовый) поток направляется уже от пневмоконнектора 22 к пневмоконнектору 23. Происходит отсос воздуха из магистрали, подключенной к коннектору 22 (в рассматриваемом примере - из дыхательной маски) и выброс его в магистраль, подключенную к коннектору 23. Так формируется фаза выдоха. The operation of the supercharger is as follows. When power is applied, the
Направляющие аппараты 18 и 19, расположенные по обе стороны крыльчатки 21, способствуют оптимизации угла атаки лопастей в потоке газовой смеси. The guide vanes 18 and 19, located on both sides of the
В частном случае выполнения предлагаемого устройства его воздуховод снабжен нереверсивным клапаном. Он может выполняться как в составе единого с воздуховодом конструктивного узла, так и в виде отдельного съемного элемента, соединенного с воздуховодом посредством пневмоконнектора. Последний вариант выполнения представляется более предпочтительным, поскольку обеспечивает большее разнообразие вариантов использования предлагаемого изобретения. Именно такой случай реализации показан на фиг.1 и 2. In the particular case of the proposed device, its duct is equipped with a non-reversing valve. It can be performed both as a part of a structural unit integrated with the air duct, and as a separate removable element connected to the air duct by means of a pneumatic connector. The latter embodiment is more preferable because it provides a wider variety of use cases of the invention. This is the case of implementation shown in figures 1 and 2.
В другом частном случае выполнения предлагаемого изобретения предусмотрено автоматическое управление процессом подачи дыхательной газовой смеси в зависимости от состояния аппарата внешнего дыхания пациента. В этом варианте выполнения аппарата в воздуховоде 3 со стороны его соединения с источником дыхательной смеси установлены электрические преобразователи 24 давления и 25 расхода газовой смеси (фиг.3). Электрические выходы этих датчиков через кабельный разъем 6 и соответствующую кабельную линию подключены к блоку 4 управления (фиг.4). In another particular case of the invention, automatic control of the process of supplying the respiratory gas mixture is provided depending on the condition of the patient’s external respiration apparatus. In this embodiment, the apparatus in the
Блок 4 управления включает в себя последовательно соединенные контроллер 26 ввода, центральный процессор 27, содержащий постоянное (например перепрограммированное) запоминающее устройство 28 и связанный с оперативным запоминающим устройством 29, и контроллер 30 вывода, связанный с силовым источником 31 питания. The
На вход контроллера 26 ввода поступают аналоговые электрические сигналы от датчиков 24 и 25. Контроллер 26 преобразовывает эти сигналы в цифровую форму и в соответствии с установленной программой драйвером производит их ввод в оперативное запоминающее устройство 29. Центральный процессор 27 в соответствии с хранящейся в его постоянном запоминающем устройстве 28 основной программой управления искусственной вентиляции легких задает временной такт следования циклов вдоха-вывода, длительность каждой фазы в этих циклах, объем подаваемого воздуха и в соответствии с зафиксированными в оперативном запоминающем устройстве 29 текущими значениями сигналов от датчиков 24 и 25 производит расчет необходимых корректировок параметров вентиляции, адаптируя их к функции внешнего дыхания пациента. Analog electrical signals from
Выходные цифровые сигналы центрального процессора 27 поступают на контроллер 30 вывода, который в соответствии с этими сигналами регулирует подачу питания от силового источника 31 на двигатель 17 нагнетателя 2. Так обеспечивается адаптивное функции внешнего дыхания пациента управление искусственной вентиляцией легких. The digital output signals of the
Предлагаемое изобретение обеспечивает возможность эксплуатаци реализованных на его основе аппаратов в "полевых" условиях, т.е. при отсуствии электрической сети. Вместе с тем, он позволяет без прекращения процесса искусственной вентиляции легких произвести дополнение его новыми элементами, расширяющими лечебные возможности устройства. Это оказывается необходимым, например, при переходе от одного этапа лечебно-эвакуационного процесса к другому. The present invention provides the possibility of operating devices implemented on its basis in "field" conditions, i.e. in the absence of an electric network. At the same time, it allows, without stopping the process of artificial ventilation of the lungs, to supplement it with new elements that expand the therapeutic capabilities of the device. This turns out to be necessary, for example, during the transition from one stage of the medical-evacuation process to another.
Литература
1. Sykes M. K., McNicol M.N., Campbell E.J.M. Respiratory sailure. Oxford. 1969
2. Pierson D. J. , Kacmarek R.M. Foundations of respiratory care. N.J. 1992.Literature
1. Sykes MK, McNicol MN, Campbell EJM Respiratory sailure. Oxford 1969
2. Pierson DJ, Kacmarek RM Foundations of respiratory care. NJ 1992.
3. Кассиль В.Л. Искусственная вентиляция легких в интенсивной терапии. -М.: 1987. 3. Kassil V.L. Mechanical ventilation in intensive care. -M .: 1987.
4. Отчет о заседании IV съезда научных обществ анестезиологов и реаниматологов СССР. // Анестезиология и реаниматология. 1990, N 4, с. 63, 77. 4. Report on the meeting of the IV Congress of Scientific Societies of Anesthesiologists and Resuscitators of the USSR. // Anesthesiology and resuscitation. 1990,
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93047350A RU2108084C1 (en) | 1993-10-06 | 1993-10-06 | Device for artificial pulmonary ventilation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93047350A RU2108084C1 (en) | 1993-10-06 | 1993-10-06 | Device for artificial pulmonary ventilation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93047350A RU93047350A (en) | 1996-09-10 |
RU2108084C1 true RU2108084C1 (en) | 1998-04-10 |
Family
ID=20148102
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93047350A RU2108084C1 (en) | 1993-10-06 | 1993-10-06 | Device for artificial pulmonary ventilation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2108084C1 (en) |
-
1993
- 1993-10-06 RU RU93047350A patent/RU2108084C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4596247A (en) | Respirator | |
JP4212244B2 (en) | Ventilator | |
ES2326259T3 (en) | DOUBLE PRESSURE FAN FOR POSITIVE AIR PRESSURE DEVICE. | |
US6279574B1 (en) | Variable flow and pressure ventilation system | |
US5222491A (en) | Temporary patient ventilator | |
US6076523A (en) | Oxygen blending in a piston ventilator | |
EP2316514B1 (en) | Composite lung therapy device | |
US5611335A (en) | High-frequency fan ventilator | |
US4267827A (en) | Ventilator apparatus for life-support and lung scan | |
US20150101608A1 (en) | Toroidal ring ventilator | |
JP2001516623A (en) | Medical respirator | |
JPH11137689A (en) | Ventilator | |
JP2001525717A (en) | Tracheal ventilation delivery system for breathing apparatus | |
JPH11137690A (en) | Inhalation tube | |
EP2037991A2 (en) | Ventilator adaptable for use with either a dual-limb or a single-limb circuit | |
WO2007102866A2 (en) | Ventilator adaptable for use with either a dual-limb or a single-limb circuit | |
US20160045696A1 (en) | Toroidal ring ventilator | |
JP2001190671A (en) | High frequency artificial inhaler | |
JP2018514284A (en) | Artificial ventilation device that can perform special ventilation and monitoring for patients undergoing cardiac massage | |
US10625038B2 (en) | Medico-surgical apparatus and methods | |
JP6522771B2 (en) | Ventilator | |
RU2108084C1 (en) | Device for artificial pulmonary ventilation | |
JPH1052493A (en) | Device for supplying air and at least one additional gas to life | |
JP7511021B2 (en) | Devices and systems for respiratory assistance | |
JP3775138B2 (en) | High frequency ventilator |