RU2128493C1

RU2128493C1 - Apparatus for artificial pulmonary ventilation

Info

Publication number: RU2128493C1
Application number: RU96104659A
Authority: RU
Inventors: Ефим Натанович Рейдерман; Юрий Григорьевич Стерлин; Анатолий Ильич Трушин; Николай Дмитриевич Дмитриев; Аркадий Ионнавич Цвик; Дмитрий Семенович Дворкин; Геннадий Прохорович Журавлев
Original assignee: Ефим Натанович Рейдерман; Юрий Григорьевич Стерлин; Анатолий Ильич Трушин; Николай Дмитриевич Дмитриев; Аркадий Ионнавич Цвик; Дмитрий Семенович Дворкин; Геннадий Прохорович Журавлев
Priority date: 1996-03-11
Filing date: 1996-03-11
Publication date: 1999-04-10

Abstract

FIELD: medical engineering. SUBSTANCE: apparatus has high-pressure unit, bellows unit, respiratory circuit and control unit. High-pressure unit includes excess-pressure regulator, electromagnetic valve, injector, gas-flow regulator, filter-damper, and pressure switch. Bellows unit includes airtight body with crimped bellows positioned in it, respiratory volume regulator which includes pickup of bellows moving base position, disc with handle and flexible tie-rod which one end is secured to moving base of bellows. Unit also includes injector limit switch. Respiratory circuit contains circulation valves, patient's inhalation line, line of respiratory mixture delivery from anesthetic apparatus, safety valve, pressure gauge, inhalation and exhalation hoses, patient's T-piece, and condensate collectors. Apparatus is provided with indication plate for digital indication of artificial pulmonary ventilation parameters and signalling of operating modes and emergency conditions. EFFECT: improved safety of artificial pulmonary ventilation. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для проведения искусственной вентиляции легких (ИВЛ) и найдет применение в отделениях хирургии, анестезиологии и интенсивной терапии. The invention relates to medical equipment, namely to devices for artificial lung ventilation (IVL) and will find application in the departments of surgery, anesthesiology and intensive care.

Известен аппарат ИВЛ (см. аппарат ИВЛ для наркоза "Спирон-305" ТУ 92 0480277.008-91), содержащий блок высокого давления, блок меха, дыхательный контур, приборный блок и блок управления (см. фиг. 3). Аппарат выполнен в едином блоке, имеет более совершенную систему электробезопасности снабжен регулятором давления пневмопитания, что повышает безопасность пациента. A known ventilator (see the ventilator for anesthesia "Spiron-305" TU 92 0480277.008-91), comprising a high pressure unit, a fur unit, a breathing circuit, an instrument unit and a control unit (see Fig. 3). The device is made in a single unit, has a more advanced electrical safety system equipped with a pneumatic pressure regulator, which increases the safety of the patient.

Однако для данного аппарата ИВЛ характерны существенные недостатки, которые значительно ограничивают его применение в широкой медицинской практике. Так, в частности, в аппарате отсутствует контроль за давлением пневмопитания, а также отсутствует сигнализация о разгерметизации дыхательного контура. Падение давления пневмопитания или разгерметизация дыхательного контура могут привести к опасному для жизни пациента снижению установленной врачом величины минутной вентиляции. However, this ventilator is characterized by significant drawbacks that significantly limit its use in wide medical practice. So, in particular, in the apparatus there is no control over the pressure of the pneumatic supply, and there is no alarm about the depressurization of the respiratory circuit. A drop in pneumatic supply pressure or depressurization of the respiratory circuit can lead to a reduction in the minute ventilation set by the doctor that is life-threatening to the patient.

Кроме того выполнение регулятора дыхательных объемов в виде перемещаемого внутри корпуса меха жесткого упора обуславливает расположение органов управления (регулятора дыхательных объемов и регулятора минутной вентиляции) в различных функциональных частях аппарата. Это снижает удобство эксплуатации и безопасность пациента, особенно при необходимости оперативного изменения параметров ИВЛ в условиях ее проведения при наркозе. В то же время необходимость хорошей герметизации места вывода из корпуса меха оси вращения регулятора дыхательных объемов снижает надежность работы аппарата. In addition, the implementation of the regulator of respiratory volumes in the form of a fur of rigid emphasis moved inside the body determines the location of the controls (respiratory volume regulator and minute ventilation regulator) in various functional parts of the apparatus. This reduces the convenience of operation and patient safety, especially if it is necessary to quickly change the ventilation parameters in the conditions of its conduct during anesthesia. At the same time, the need for good sealing of the outlet from the fur body of the axis of rotation of the respiratory volume regulator reduces the reliability of the apparatus.

Аппарат имеет больше габариты и массу, что сужает сферу его использования, например, существенно затрудняет его применение в сочетании с простыми аппаратами ингаляционного наркоза (ИН). The device has more dimensions and mass, which narrows the scope of its use, for example, significantly complicates its use in combination with simple devices of inhalation anesthesia (IN).

Данное изобретение решает задачу повышения безопасности повышения ИВЛ за счет введения системы звуковой и визуальной сигнализации при нарушении установленных параметров давления пневмопитания и давления в дыхательном контуре. При этом авторами решается задача новой конструктивной реализации регулятора дыхательных объемов и повышение эффективности и надежности управления параметрами ИВЛ, а также дальнейшего упрощения конструкции узлов аппарата, уменьшения его массы и габаритных размеров. This invention solves the problem of increasing the safety of increasing mechanical ventilation by introducing a sound and visual alarm system in case of violation of the established parameters of the pneumatic supply pressure and pressure in the respiratory circuit. At the same time, the authors solve the problem of a new constructive implementation of the respiratory volume regulator and increase the efficiency and reliability of managing the ventilation parameters, as well as further simplify the design of the apparatus nodes, reduce its weight and overall dimensions.

Решение поставленных задач достигается тем, что аппарат ИВЛ, содержащий блок высокого давления, включающий регулятор избыточного давления, пневматически соединенный с электромагнитным клапаном, выход которого пневматически связан с выходом инжектора, и регулятор потока газа; блок меха, который содержит герметичный корпус с расположенным в нем гофрированным эластичным сильфоном, внутренняя полость корпуса пневматически связана с выходом инжектора, регулятор дыхательных объемов с датчиком положения подвижного основания меха, концевой выключатель инжектора; дыхательный контур, включающий обратные клапаны, установленные, соответственно, в линии входа пациента и в линии подачи дыхательной смеси от наркозного аппарата, предохранительный клапан давления, измеритель давления, шланги входа и выхода, соединенные с тройником пациента, с установленными на них сборниками конденсата; а также блок управления, электрический выход которого соединен с электромагнитным клапаном блока высокого давления, первый электрический вход - с концевым выключателем инфектора, второй электрический вход - с датчиком положения подвижного основания меха. Согласно настоящему изобретению, аппарат снабжен преобразователем давления, который пневматически связан с линией вдоха дыхательного контура и с третьим электрическим входом блока управления. Аппарат М ИВЛ снабжен также пневмопереключателем, первый вход которого пневматически связан с линией подачи газа в инжектор, второй - с внутренней полостью корпуса меха и с выходом инжектора, а третий - с линией выдоха пациента. Блок высокого давления снабжен реле давления, установленным на выходе регулятора давления и электрически связаны с четвертым входом блока управления. Регулятор потока газа установлен на линии всасывания инжектора и пневматически соединен с фильтром-глушителем, а блок управления содержит плату индикации для цифровой индикации параметров ИВЛ и сигнализации рабочих режимов и аварийных состояний. Регулятор дыхательных объемов блока меха снабжен гибкой тягой с диском, один конец которой закреплен на подвижном основании меха, другой - на диске регулятора, жестко связанным с датчиком положения. При этом концевой индикатор инжектора расположен на неподвижном основании меха. The solution to these problems is achieved by the fact that the ventilator, comprising a high pressure unit, including an overpressure regulator, is pneumatically connected to an electromagnetic valve, the output of which is pneumatically connected to the injector output, and a gas flow regulator; a fur block, which contains a sealed housing with a corrugated elastic bellows located in it, the internal cavity of the housing is pneumatically connected to the injector outlet, a tidal volume regulator with a position sensor of the movable fur base, an injector end switch; a breathing circuit including check valves installed, respectively, in the patient’s inlet line and in the respiratory mixture supply line from the anesthesia apparatus, a pressure relief valve, a pressure meter, inlet and outlet hoses connected to the patient’s tee, with condensate collectors installed on them; as well as a control unit, the electrical output of which is connected to the electromagnetic valve of the high-pressure unit, the first electrical input - with the limit switch of the infectious agent, the second electrical input - with the position sensor of the movable base of the fur. According to the present invention, the apparatus is equipped with a pressure transducer, which is pneumatically connected to the inspiratory line of the respiratory circuit and to the third electrical input of the control unit. The ventilator M is also equipped with a pneumatic switch, the first input of which is pneumatically connected to the gas supply line to the injector, the second to the internal cavity of the fur body and to the injector exit, and the third to the patient expiration line. The high pressure unit is equipped with a pressure switch installed at the output of the pressure regulator and is electrically connected to the fourth input of the control unit. The gas flow regulator is installed on the suction line of the injector and is pneumatically connected to the filter-muffler, and the control unit contains an indication board for digital indication of the ventilation parameters and signaling of operating modes and emergency conditions. The regulator of the respiratory volumes of the fur block is equipped with a flexible traction with a disk, one end of which is fixed on the movable base of the fur, the other on the regulator disk, rigidly connected to the position sensor. In this case, the end indicator of the injector is located on a fixed base of the fur.

Таким образом, сущность настоящего изобретения заключается в том, что, благодаря предложенным конструктивным решениям, аппарат ИВЛ обеспечивает повышенную безопасность проведения искусственной вентиляции легких, так как снабжен системами визуального и звукового контроля за давлением пневмопитания и давлением в дыхательном контуре, а также имеет принципиально-новое конструктивное решение регуляторы дыхательных объемов с использованием вместо жесткого винтового упора гибкой тяги с диском, что позволило упростить конструкцию данного узла аппарата, повысить надежность его работы и расположить органы управления параметрами ИВЛ на лицевой панели блока управления для обеспечения оперативного управления работой аппарата в случае возникновения критических для пациента ситуаций. Использованные в аппарате технические решения позволили усовершенствовать конструктивную реализацию его блоков и тем самым существенно снизить массу и габариты всего устройства. Разработанный аппарат отличается портативностью и удобством эксплуатации, что значительно расширяет сферу его применения в медицинской практике. Thus, the essence of the present invention lies in the fact that, thanks to the proposed design solutions, the ventilator provides increased safety for artificial lung ventilation, as it is equipped with visual and sound control systems for pneumatic pressure and pressure in the respiratory circuit, and also has a fundamentally new constructive solution tidal volume regulators using instead of a hard screw stop flexible traction with a disk, which simplified the design of this node system, improve the reliability of its performance and position of the control unit the parameters of mechanical ventilation control on the front panel of authorities to ensure the operation of the control apparatus promptly in case of critical situations for the patient. The technical solutions used in the apparatus made it possible to improve the constructive implementation of its blocks and thereby significantly reduce the weight and dimensions of the entire device. The developed device is characterized by portability and ease of use, which greatly expands the scope of its application in medical practice.

Изложенная сущность изобретения поясняется конкретным примером выполнения аппарата и чертежами, на которых представлены:
на фиг. 1 - принципиальная блок-схема предлагаемого аппарата;
на фиг. 2 - структурная схема блока управления;
на фиг. 3 - принципиальная блок-схема аппарата ИВЛ "Спирон-305" (прототип).The essence of the invention is illustrated by a specific example of the apparatus and drawings, which show:
in FIG. 1 is a schematic block diagram of a proposed apparatus;
in FIG. 2 is a block diagram of a control unit;
in FIG. 3 is a schematic block diagram of a ventilator "Spiron-305" (prototype).

Аппарат ИВЛ содержит (фиг. 1) блок 1 высокого давления, блок 2 меха, дыхательный контур 3, блок 4 управления. The ventilator contains (Fig. 1) a high pressure unit 1, a fur unit 2, a breathing circuit 3, a control unit 4.

Блок 1 высокого давления предназначен для формирования и поддержания на заданном уровне давления и объемной скорости потока газа, подаваемого в акте вдоха на привод дыхательного меха. The high pressure unit 1 is designed to form and maintain at a given level of pressure and volumetric flow rate of the gas supplied in the act of inspiration to the drive of the respiratory fur.

Блок 1 высокого давления содержит регулятор 5 избыточного давления, пневматически соединенный с электромагнитным клапаном 6, выход которого пневматически связан со входом инжектора 7. На линии всасывания инжектора 7 установлен регулятор 8 потока газа, пневматически соединенный с фильтром-глушителем 9. На выходе регулятора 5 избыточного давления установлено реле 10 давления, которое подключено к четвертому электрическом входу блока 4 управления. The high-pressure unit 1 contains an excess pressure regulator 5 pneumatically connected to an electromagnetic valve 6, the output of which is pneumatically connected to the inlet of the injector 7. A gas flow regulator 8 is installed on the suction line of the injector 7 and is pneumatically connected to the filter silencer 9. At the output of the excess regulator 5 a pressure switch 10 is installed, which is connected to the fourth electrical input of the control unit 4.

Регулятор 5 избыточного давления предназначен для снижения входного давления газа и поддерживания выходного давления на заданном уровне, независимо от колебаний давления на входе. The overpressure regulator 5 is designed to reduce the inlet gas pressure and maintain the outlet pressure at a predetermined level, regardless of fluctuations in the inlet pressure.

Электромагнитный клапан 6 предназначен для мутации потока сжатого газа, поступающий в пневмопривод аппарата. The electromagnetic valve 6 is designed to mutate the flow of compressed gas entering the pneumatic drive of the device.

Инжектор 7 предназначен для создания необходимой объемной скорости потока газа, поступающего в пневмопривод аппарата. The injector 7 is designed to create the necessary volumetric flow rate of the gas flowing into the pneumatic drive of the apparatus.

Регулятор 8 потока газа предназначен для изменения объемной скорости выходящего из инжектора 7 газового потока и задания величины минутной вентиляции пациента. The gas flow regulator 8 is designed to change the volumetric velocity of the gas flow leaving the injector 7 and set the minute ventilation value of the patient.

Фильтр-глушитель 9 обеспечивает защиту от попадания в газопроводные каналы посторонних частиц, а также снижение уровня звука, создаваемого при работе инжектора 7. The filter-silencer 9 provides protection against the ingress of foreign particles into the gas ducts, as well as reducing the sound level generated by the operation of the injector 7.

Реле 10 давления обеспечивает преобразование пневматического сигнала (рабочего давления) в дискретный электрический сигнал, используемый для сигнализации о падении давления пневмопитания на входе в аппарат, и реализовано в виде пневмоэлектрического преобразователя. The pressure switch 10 provides the conversion of the pneumatic signal (operating pressure) into a discrete electrical signal used to signal the pressure drop of the pneumatic supply at the inlet to the apparatus, and is implemented as a pneumoelectric converter.

Блок 2 меха предназначен для аккумулирования в каждом цикле дыхания газовой дыхательной системы заданного объема и последующего вытеснения его в легкие пациента и содержит герметичный корпус 11 с расположенным в нем эластичным сильфоном (гофрированных мехов) 12. Блок содержит регулятор 13 дыхательных объемов, в состав которого входит датчик 14 положения подвижного основания меха, диск 15 с рукояткой 16, гибкая тяга 17, один конец которой закреплен на подвижном основании 18 меха, а другой - на диске 15. Диск 15 жестко связан с датчиком 14, который подключен ко второму входу блока 4 управления. Блок 2 содержит также концевой выключатель 19 инжектора, который подключен к первому входу блока управления. Block 2 of the fur is intended for accumulation in each cycle of breathing of the gas respiratory system of a predetermined volume and its subsequent displacement into the patient’s lungs and contains a sealed housing 11 with an elastic bellows (corrugated bellows) located in it 12. The block contains a regulator 13 of respiratory volumes, which includes a sensor 14 for the position of the movable base of the fur, a disk 15 with a handle 16, a flexible rod 17, one end of which is fixed to the movable base 18 of the fur, and the other on the disk 15. The disk 15 is rigidly connected to the sensor 14, which is connected chen to a second input control unit 4. Block 2 also contains an end switch 19 of the injector, which is connected to the first input of the control unit.

Регулятор 13 дыхательных объемов предназначен для задания величины объема дыхательной смеси, поступающей при каждом входе в легкие пациента. The regulator 13 respiratory volumes is designed to set the volume of the respiratory mixture supplied at each entry into the patient's lungs.

Датчик 14 положения подвижного основания меха обеспечивает формирования электрического сигнала, пропорционального величине дыхательного объема (внутреннего объема меха), и может быть реализован в виде переменного резистора, ось вращения которого жестко связана с диском 15. The sensor 14 of the position of the movable base of the fur provides the formation of an electrical signal proportional to the value of the tidal volume (internal volume of the fur), and can be implemented as a variable resistor, the axis of rotation of which is rigidly connected to the disk 15.

Диск 15 жестко связан с рукояткой 16 и на своей цилиндрической поверхности имеет желоб, в которой уложена гибкая тяга 17. The disk 15 is rigidly connected with the handle 16 and on its cylindrical surface has a groove in which a flexible rod 17 is laid.

Тяга 17 предназначена для перемещения подвижного основания 18 маха при задании величины дыхательного объема и представляет собой прочную гибкую нить (трос), которая при вращении рукоятки 16 наматывается или сматывается с диска 15. The rod 17 is designed to move the movable base 18 of the mach when setting the magnitude of the tidal volume and is a strong flexible thread (cable), which when the handle 16 is rotated is wound or wound from the disk 15.

Концевой выключатель 19 инжектора обеспечивает выключение электромагнитного клапана 6 и, следовательно, подачи газа в корпус 11, в момент достижения подвижным основанием 18 меха верхнего положения и представляет собой оптоэлектронную пару (световод-фотодиод) и подвижную заслонку, перемещающуюся в зоне оптического луча. The limit switch 19 of the injector switches off the electromagnetic valve 6 and, therefore, the gas supply to the housing 11, when the movable base 18 reaches the fur of the upper position and is an optoelectronic pair (optical fiber-photodiode) and a movable shutter moving in the area of the optical beam.

Дыхательный контур 3 обеспечивает циркуляцию свежей дыхательной смеси и выдыхаемого газа в каждом цикле дыхания, а также контроль давления в акте вдоха и включает в себя обратные клапаны 20 и 21, установленные, соответственно, на линии 22 вдоха и в линии 23 подачи дыхательной смеси в мех (например, от наркозного аппарата), предохранительный клапан 24, измеритель давления 25, шланги вдоха 26 и выдоха 27, соединены тройником пациента 28. На шлангах 26 и 27 установлены сборники 29 конденсата. Respiratory circuit 3 provides the circulation of fresh respiratory mixture and exhaled gas in each breathing cycle, as well as monitoring the pressure in the act of inspiration and includes check valves 20 and 21 installed, respectively, on the line 22 of the inspiration and in the line 23 of the breathing mixture in the fur (for example, from an anesthetic apparatus), a safety valve 24, a pressure meter 25, inspiratory 26 and expiratory hoses 27 are connected by a tee of the patient 28. Condensate collectors 29 are installed on the hoses 26 and 27.

Аппарат ИВЛ имеет блок 4 управления, который обеспечивает обработку электрических сигналов от преобразователей, управление работой аппарата по заданной программе и сигнализацию о нарушении режимов работы. The ventilator has a control unit 4, which provides the processing of electrical signals from the converters, control of the apparatus according to a given program, and an alarm about violation of operating modes.

Блок 4 управления включает (фиг. 2) вычислитель 30, плату 31 индикации, компаратор 32, триггер 33, усилитель 34, генератор 35 пилообразного тока, компаратор 36, буферный каскад 37 устройство 38 звуковой сигнализации, стабилизированный источник 39 питания, усилитель 40. The control unit 4 includes (Fig. 2) a calculator 30, an indication board 31, a comparator 32, a trigger 33, an amplifier 34, a sawtooth current generator 35, a comparator 36, a buffer stage 37, an audible alarm device 38, a stabilized power supply 39, an amplifier 40.

Вычислитель 30 предназначен для вычисления параметров ИВЛ и управления работой аппарата по заданной программе и может быть реализован в виде стандартной микро-ЭВМ. The calculator 30 is designed to calculate the parameters of the ventilator and control the operation of the apparatus according to a given program and can be implemented as a standard micro-computer.

Вычислитель 30 выполнен на основе микропроцессора, соединенного с выходами 1; 2; 3 и выходами 1; 5 вычислителя; таймера, соединенного с выходами 1; 4 и выходом 4 вычислителя; порта связи, соединенного с выходами 1; 5; 6; 7 и выходами 2; 3; 5 вычислителя и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), соединенного с входом 1. Программа работы аппарата записана в перепрограммируемом ПЗУ. The calculator 30 is based on a microprocessor connected to the outputs 1; 2; 3 and outputs 1; 5 calculators; a timer connected to outputs 1; 4 and output 4 of the calculator; a communication port connected to outputs 1; 5; 6; 7 and outputs 2; 3; 5 of the calculator and read-only memory (ROM) connected to input 1. The program of the apparatus is recorded in a reprogrammable ROM.

Плата 31 индикации предназначена для цифровой индикации параметров ИВЛ и визуальной сигнализации рабочих режимов и аварийных состояний. На плате расположены также органы управления режимами работы аппарата. Indication board 31 is designed for digital indication of mechanical ventilation parameters and visual signaling of operating modes and emergency conditions. The board also contains controls for the operating modes of the device.

Компаратор 32 обеспечивает сравнение сигнала от концевого выключателя 19 с опорным сигналом. The comparator 32 provides a comparison of the signal from the limit switch 19 with the reference signal.

Триггер 33 обеспечивает установку начала отсчета импульсов, используемых для вычисления параметров ИВЛ. The trigger 33 provides the installation of the reference pulse used to calculate the parameters of the ventilator.

Усилитель 34 предназначен для повышения уровня сигнала от датчика 14 положения и выполнен в виде операционного усилителя. The amplifier 34 is designed to increase the signal level from the position sensor 14 and is made in the form of an operational amplifier.

Генератор 35 пилообразного тока обеспечивает формирование линейного сигнала, используемого для преобразования сигнала от датчика 14 положения подвижного основания меха. The sawtooth current generator 35 provides the formation of a linear signal used to convert the signal from the sensor 14 position of the movable base of the fur.

Компаратор 36 обеспечивает сравнение пилообразного сигнала от генератора 35 с сигналом от датчика 14 и формирование выходного частотного сигнала, длительность импульса которого пропорциональна дыхательному объему. The comparator 36 provides a comparison of the sawtooth signal from the generator 35 with the signal from the sensor 14 and the formation of the output frequency signal, the pulse duration of which is proportional to the tidal volume.

Буферный каскад 37 предназначен для усиления мощности электрического сигнала, поступающего на электромагнитный клапан 6, и может быть реализован в виде составного транзистора. The buffer cascade 37 is designed to enhance the power of the electrical signal supplied to the electromagnetic valve 6, and can be implemented as a composite transistor.

Устройство 38 звуковой сигнализации обеспечивает формирование звукового сигнала в различных аварийных ситуациях или при нарушениях режимов работы аппарата и выполнен в виде пьезокерамического звонка. The sound alarm device 38 provides for the formation of an audio signal in various emergency situations or in case of violations of the apparatus operating modes and is made in the form of a piezoceramic bell.

Стабилизированный источник 39 питания обеспечивает формирование и подачу стабилизированного постоянного напряжения к электромагнитам электрической схемы блока 4 управления. The stabilized power source 39 provides the formation and supply of a stabilized constant voltage to the electromagnets of the electrical circuit of the control unit 4.

Усилитель 40 предназначен для повышения уровня сигнала от преобразователя 41 давления, сравнение его с заданным уровнем давления разгерметизации дыхательного контура и формирования выходного сигнала, поступающего на вычислитель 30. The amplifier 40 is designed to increase the signal level from the pressure transducer 41, comparing it with a predetermined pressure level of depressurization of the respiratory circuit and generating an output signal to the calculator 30.

Аппарат ИВЛ содержит также преобразователь 41 давления и пневмопереключатель 42. The ventilator also includes a pressure transducer 41 and a pneumatic switch 42.

Преобразователь 41 давления обеспечивает преобразование величины давления в дыхательном контуре в электрический сигнал для сигнализации при разгерметизации дыхательного контура и может быть выполнена в виде преобразователя избыточного давления. The pressure transducer 41 converts the pressure value in the respiratory circuit into an electrical signal for signaling during depressurization of the respiratory circuit and can be implemented as an overpressure transducer.

Преобразователь 41 давления пневматически соединен с линией 22 вдоха дыхательного контура 3 и с третьим электрическим входом блока 4 управления. The pressure transducer 41 is pneumatically connected to the inhalation line 22 of the respiratory circuit 3 and to the third electrical input of the control unit 4.

Пневмопереключатель 42 предназначен для коммутации в каждом дыхательном цикле линии выхода пациента и канала подачи газа от инжектора и реализован в аппарате в виде мембранной клапанной коробки. The pneumatic switch 42 is designed for switching in each respiratory cycle of the patient exit line and the gas supply channel from the injector and is implemented in the apparatus in the form of a membrane valve box.

Пневмопереключатель 42 первым входом связан с линией подачи газа в инжектор 7, вторым входом - с внутренней полостью корпуса 11 меха и с выхода инжектора 7, а третьим - с линией выдоха пациента. The pneumatic switch 42 with the first inlet is connected to the gas supply line to the injector 7, the second inlet is connected to the internal cavity of the fur body 11 and from the outlet of the injector 7, and the third to the patient expiration line.

Аппарат ИВЛ работает следующим образом. The ventilator operates as follows.

При подключении электрической сети (нажатии сетевой кнопки) по сигналу от блока 4 управления включается электромагнитный клапан 6 и сжатый газ с выхода регулятора 5 избыточного давления поступает на вход (сопло) инжектора 7 и в межмембранную полость пневмопереключателя 42. When connecting the electrical network (pressing the network button), a solenoid valve 6 is turned on by a signal from the control unit 4 and compressed gas from the output of the overpressure regulator 5 enters the inlet (nozzle) of the injector 7 and into the intermembrane cavity of the pneumatic switch 42.

Сигнал на включение клапана 6 поступает от блока 4 управления только в том случае, если давление на выходе регулятора 5 равно или выше порога срабатывания реле 10. При значении давления газа ниже уровня этого порога, электрические контактные реле 10 размыкаются и по сигналу на четвертом входе блока 4 управления формируется сигнал на включение клапана 6 и срабатывание визуальной и звуковой сигнализации о падении давления пневмопитания. The signal to activate the valve 6 comes from the control unit 4 only if the pressure at the output of the regulator 5 is equal to or higher than the threshold of the relay 10. When the gas pressure is below this threshold, the electrical contact relays 10 open and the signal at the fourth input of the block 4 of the control, a signal is generated to turn on valve 6 and to trigger a visual and audible alarm about a drop in pneumatic supply pressure.

Под действием давления газа мембранные клапаны пневмопереключателя 42 закрывается, а сжатые газы при истечении через сопло инжектора 7 за счет своей кинематической энергии подсасывает атмосферный воздух через регулятор 8 потока и фильтр-глушитель 9. При этом количество (объемная скорость) газа на выходе инжектора 7 (при постоянном давлении на входе) определяется величиной проходного сечения регулятора 8 и устанавливается рукояткой регулятора. Under the influence of gas pressure, the membrane valves of the pneumatic switch 42 are closed, and compressed gases, when they flow through the nozzle of the injector 7, draw in atmospheric air through the flow regulator 8 and the filter silencer 9 due to their kinematic energy. The amount (volumetric velocity) of gas at the outlet of the injector 7 ( at a constant pressure at the inlet) is determined by the size of the flow section of the regulator 8 and is set by the regulator handle.

Поток газа с выхода инжектора 7 поступает в герметичный корпус 11 и, воздействуют своим давлением на эластичный гофрированный мех 12, сжимает его, перемещая вверх подвижное основание 18 меха и вытесняя находящуюся внутри меха 12 дыхательную смесь по линии 22 вдоха, через обратный самодействующий клапан 20, шланги 26 вдоха и тройник 28 пациента, - в легкие пациента. Происходит акт вдоха. The gas flow from the outlet of the injector 7 enters the sealed enclosure 11 and, by their pressure, acts on the elastic corrugated fur 12, compresses it, moving up the movable base 18 of the fur and displacing the breathing mixture inside the fur 12 along the inspiration line 22, through a self-acting check valve 20, hoses 26 of the inspiration and the tee 28 of the patient, into the patient's lungs. An act of inspiration occurs.

Объем вдоха определяется внутренним объемом меха 12 в крайнем нижнем положении подвижного основания 18. Это положение, а, следовательно, и объем внутренней полости меха 12, может изменяться с помощью регулятора 13 дыхательных объемов: при вращении рукоятки 16 гибкая тяга 17 наматывается и сматывается вверх или опускается вниз (под собственным весом) в новое положение. Одновременно изменяется электрическое сопротивление жестко связанное с рукояткой 16 переменного резистора датчика 14 положения и величина электрического сигнала, поступающего на второй вход блока 4 управления. Пропорционально величине этого сигнала на плате индикации блока 4 индицируется значение установленного дыхательного объема. The inspiratory volume is determined by the internal volume of the fur 12 in the lowermost position of the movable base 18. This position, and therefore the volume of the internal cavity of the fur 12, can be changed using the regulator 13 of the respiratory volumes: when the handle 16 is rotated, the flexible rod 17 is wound and wound up or falls down (under its own weight) to a new position. At the same time, the electrical resistance rigidly connected with the handle 16 of the variable resistor of the position sensor 14 and the magnitude of the electrical signal supplied to the second input of the control unit 4 are changed. In proportion to the value of this signal, the value of the set tidal volume is displayed on the display board of unit 4.

В крайнем верхнем положении подвижное основание 18 перемещает заслонку концевого выключателя 19, перекрывая зону его оптического луча, и по сигналу на первом входе блока 4 управления формируется выходной сигнал от блока 4 на включение клапана 6 (окончание фазы вдоха). In the extreme upper position, the movable base 18 moves the damper of the limit switch 19, blocking the area of its optical beam, and an output signal from the block 4 to turn on the valve 6 (end of the inspiration phase) is generated at the first input of the control unit 4.

После включения клапана 6 начинается акт пассивного выдоха пациента. При этом сжатый газ из мембранной полости пневмопереключателя 42 сбрасывается в атмосферу по каналу клапана 6, давление в межмембранной полости падает и мембранные клапаны переключателя 42 под действием своих упругих сил открываются, обеспечивая сброс в атмосферу газа из корпуса 11 и выдыхаемого газа из легких через тройник 28 пациента и шланги 27 выдоха. After valve 6 is turned on, the patient's passive exhalation begins. In this case, the compressed gas from the membrane cavity of the pneumatic switch 42 is discharged into the atmosphere through the channel of the valve 6, the pressure in the intermembrane cavity drops and the membrane valves of the switch 42 open under the action of their elastic forces, providing gas into the atmosphere from the housing 11 and exhaled gas from the lungs through the tee 28 patient and exhalation hoses 27.

Под действием собственного веса подвижное соединение 18 опускается и свежая газовая смесь (например, от наркозного аппарата) засасывается во внутреннюю полость меха 12 по линии 23 подачи дыхательной смеси через самодействующий обратный клапан 21. При этом клапан 20 на линии 22 вдоха закрывается. Under the influence of its own weight, the movable joint 18 is lowered and the fresh gas mixture (for example, from the anesthesia machine) is sucked into the inner cavity of the fur 12 through the respiratory mixture supply line 23 through the self-acting check valve 21. At the same time, the valve 20 on the inspiration line 22 closes.

Интервал времени между включением и выключением электромагнитного клапана 6 (продолжительность вдоха) измеряется вычислителем блока 4 управления и является одним из основных параметров для программного управления работой аппарата. Данная величина используется для программного вычисления и индикации на цифровых табло значений частоты вентиляции (дыхания) и минутной вентиляцией (как произведения дыхательного объема на частоту вентиляции). The time interval between turning on and off the electromagnetic valve 6 (inspiration time) is measured by the calculator of the control unit 4 and is one of the main parameters for programmatically controlling the operation of the device. This value is used to programmatically calculate and display on a digital display the values of the frequency of ventilation (respiration) and minute ventilation (as the product of the tidal volume by the ventilation frequency).

Кроме того по заданному в программе отношению продолжительности вдоха к продолжительности выдоха (например 1:2) вычислитель 30 блока управления формует управляющий сигнал для включения клапана 6 и начала последующего вдоха. Дыхательный цикл повторяется. In addition, according to the ratio of the inspiratory duration to the expiratory duration (for example, 1: 2) specified in the program, the calculator 30 of the control unit generates a control signal to turn on valve 6 and start a subsequent inspiration. The breathing cycle repeats.

Образующийся в процессе дыхания конденсат накапливается в установленных на дыхательных шлангах сборниках 29 конденсата, которые опорожняются по мере их заполнения. Condensate formed during breathing accumulates in condensate collectors 29 installed on the breathing hoses, which are emptied as they are filled.

Изменение величины минутной вентиляции может осуществляться путем изменения проходного сечения регулятора 8 потока или заданного значения дыхательного объема. В обоих случаях меняется частота вентиляции (интервал времени между включением и выключением клапана 6) и, следовательно, величина минутной вентиляции. Changing the value of minute ventilation can be carried out by changing the flow area of the flow controller 8 or the set value of the tidal volume. In both cases, the ventilation frequency changes (the time interval between turning valve 6 on and off) and, therefore, the value of minute ventilation.

В случае возникновения при дыхании опасного для пациента избыточного давления в дыхательном контуре 3, излишки газа из линии 22 вдоха сбрасывается в атмосферу через открывающийся предохранительный клапан 24. Визуальный контроль величины давления в дыхательном контуре 3 осуществляется по измерителю 25 давления. In the event of excessive pressure in the patient during breathing in the breathing circuit 3, excess gas from the inspiration line 22 is discharged into the atmosphere through the opening safety valve 24. The pressure in the breathing circuit 3 is visually monitored using a pressure meter 25.

При опасном для пациента снижении давления в акте вдоха (ниже уровня 0,2 кПа), по электрическому сигналу, поступающему на третий вход блока 4 управления от преобразователя 40 давления, в блоке 4 формируется управляющий сигнал на выключение визуальной и звуковой сигнализации. If the pressure in the inspiration act is dangerous for the patient (below the level of 0.2 kPa), the control signal to turn off the visual and audible alarms is generated by an electric signal supplied to the third input of the control unit 4 from the pressure transducer 40.

Программа работы предлагаемого аппарата позволяет расширить диапазон значений минутной вентиляции за счет использования режима импульсной подачи сжатого газа в пневмопривод. При этом в акте вдоха производится включение клапана 6 электрическими импульсами (например, с частотой 16 Гц и скважинность 1: 3) и нижний предел диапазона минутной вентиляции уменьшается, так как уменьшается пропускная способность клапана 6. В этом режиме высокая частота включения клапана 6 не отражается на процессе дыхания (импульсы колебания давления при вдохе не ощутимы). The program of the proposed device allows you to expand the range of values of minute ventilation through the use of the pulse mode of compressed gas into the pneumatic actuator. At the same time, in the act of inspiration, the valve 6 is turned on by electric pulses (for example, with a frequency of 16 Hz and a duty cycle of 1: 3) and the lower limit of the minute ventilation range decreases, since the throughput of valve 6 decreases. In this mode, the high switching frequency of valve 6 is not reflected during breathing (pulses of pressure fluctuations during inspiration are not noticeable).

Таким образом, разработанный аппарат ИВЛ отличается:
- повышенной безопасностью проведения искусственной вентиляции легких за счет наличия системы визуальной и звуковой сигнализации о падении давления пневмопитания и давления в дыхательном контуре ниже безопасного для пациента уровня;
- существенно новым выполнением регулятора дыхательных объемов, позволяющим значительно упростить конструкцию данного узла, повысить надежность его работы и, что принципиально важно, расположить все органы управления параметрами ИВЛ на передней панели блока управления, обеспечив оперативное управление работой аппарата в критических для пациента ситуациях;
- портативностью, что позволяет расширить сферу его применения с аппаратом ингаляционного наркоза различной конструкции. Например, небольшие габаритные размеры и масса предлагаемого аппарата позволяет крепить его на стойке простого аппарата ИН "Полинаркон-5" и тем самым повысить эксплуатационные характеристики наркозного аппарата и эффективность лечения;
- простотой и удобством обслуживания и наличием полностью разборного дыхательного контура, что позволяет проводить качественную санитарную обработку его элементов.Thus, the developed ventilator is different:
- increased safety of artificial lung ventilation due to the presence of a visual and audible alarm system about the drop in pneumatic supply pressure and pressure in the respiratory circuit below a level safe for the patient;
- a substantially new implementation of the tidal volume regulator, which allows to significantly simplify the design of this unit, increase the reliability of its operation and, which is fundamentally important, place all the controls for ventilation parameters on the front panel of the control unit, providing operational control of the device in critical situations for the patient;
- portability, which allows to expand the scope of its application with an inhalation anesthesia apparatus of various designs. For example, the small overall dimensions and weight of the proposed device allows you to mount it on the rack of a simple device, Polinarcon-5 IN, and thereby increase the operational characteristics of the anesthesia device and the effectiveness of treatment;
- simplicity and ease of maintenance and the presence of a fully collapsible respiratory circuit, which allows for high-quality sanitization of its elements.

Claims

1. Apparatus for artificial ventilation of the lungs, comprising a high pressure unit including an overpressure regulator pneumatically connected to an electromagnetic valve, the outlet of which is pneumatically connected to the injector inlet, and a gas flow regulator, a fur unit that contains a sealed enclosure with an elastic housing bellows, the internal cavity of the body is pneumatically connected with the outlet of the injector, the regulator of respiratory volumes with the position sensor of the movable base of the fur, the limit switch of the injector, breathing the pressure circuit, including check valves installed respectively in the patient's inlet line and in the supply line of the respiratory mixture from the anesthesia apparatus, inhalation and exhalation hoses connected to the patient's tee, with condensate collectors installed on them, a pressure relief valve and a pressure meter installed in series on inspiratory lines between the non-return valve and the inspiratory hose, as well as a control unit whose electrical output is connected to the electromagnetic valve of the high pressure unit, the first electric the input is with an end switch of the injector, the second electrical input is with a position sensor of the movable base of the fur, characterized in that the apparatus is equipped with a pressure transducer that is pneumatically connected to the inspiration line of the respiratory circuit and with the third electrical input of the control unit, and a pneumatic switch, the first input of which pneumatically connected to the gas supply line to the injector, the second to the internal cavity of the fur body and the outlet of the injector, and the third to the expiratory line of the patient, while the high-pressure unit The pressure switch is installed at the output of the pressure regulator and is electrically connected to the fourth input of the control unit, the gas flow regulator is installed on the suction line of the injector and pneumatically connected to the filter-silencer, and the control unit contains an indication board for digital indication of the ventilation parameters and signaling of operating modes and emergency conditions.

2. The apparatus according to claim 1, characterized in that the regulator of the respiratory volume of the fur block is made in the form of flexible traction with a disk, one end of which is fixed to the movable base of the fur, the other on the regulator disk, rigidly connected to the position sensor, and the injector limit switch located on a fixed base of fur.