RU2811307C1 - Модель дыхательной системы для жидкостной искусственной вентиляции легких - Google Patents
Модель дыхательной системы для жидкостной искусственной вентиляции легких Download PDFInfo
- Publication number
- RU2811307C1 RU2811307C1 RU2023117754A RU2023117754A RU2811307C1 RU 2811307 C1 RU2811307 C1 RU 2811307C1 RU 2023117754 A RU2023117754 A RU 2023117754A RU 2023117754 A RU2023117754 A RU 2023117754A RU 2811307 C1 RU2811307 C1 RU 2811307C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- simulator
- trachea
- lungs
- patient
- model
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 210000002345 respiratory system Anatomy 0.000 title claims abstract description 12
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 claims abstract description 39
- 210000003437 trachea Anatomy 0.000 claims abstract description 39
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 10
- 238000005399 mechanical ventilation Methods 0.000 abstract description 5
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 210000000621 bronchi Anatomy 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 231100000516 lung damage Toxicity 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к экспериментальной медицине и медицинской технике. Модель дыхательной системы для жидкостной искусственной вентиляции легких содержит имитатор легких пациента, первый регулятор потока среды, связанный с аппаратом искусственной вентиляции легких посредством тройника пациента, и имитатор трахеи. Введены имитатор остаточного объема жидкости в легких, исполнительный механизм имитатора трахеи и второй регулятор потока среды. Вход второго регулятора потока среды соединен с имитатором трахеи, выполненным в виде эластичной трубки, концы которой соединены с исполнительным механизмом имитатора трахеи, имеющим возможность растягивать или сжимать имитатор трахеи в продольном направлении. Выход имитатора трахеи соединен с имитатором легких пациента, выполненным с возможностью накапливать дыхательную жидкость и соединенным с имитатором остаточного объема жидкости в легких, имеющим вид эластичного мешка. Технический результат состоит в обеспечении имитации параметров дыхательной системы человека для жидкостной искусственной вентиляции легких. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Заявляемое техническое решение относится к области экспериментальной медицины, а именно к аппаратам газожидкостной искусственной вентиляции легких всех типов, и может быть использовано для изучения способов и режимов искусственной жидкостной вентиляции легких, а также для проведения испытаний и отладки аппаратов, обеспечивающих лечение и снижение смертности пациентов, как взрослых, так и новорожденных.
К настоящему времени известны широко используемые модели легких для аппаратов газовой искусственной вентиляции легких, однако, для жидкостной искусственной вентиляции легких такие модели отсутствуют.
Известно устройство для проверки и измерения параметров аппарата искусственной вентиляции легких по патенту RU №15961 с приоритетом от 17.12.1999, опубликованному 27.11.2000 (Бюл. №33), МПК А61М 16/00, содержащее модель легких механическую, имеющую пневмосопротивление, установленное на ее входе и соединенное с мехом, нагруженным пружинным механизмом, а также измеритель давления, соединенный с входом модели, который выполнен в виде последовательного соединения управляемого клапана с датчиком фаз дыхательного цикла, при этом измеритель давления выполнен в виде электронного измерителя, а мех модели связан с датчиками дыхательного объема, соединенными с микропроцессорным блоком, имеющим устройство ввода параметров, установленных на аппарате для искусственной вентиляции легких (ИВЛ), и снабженным индикацией измеренных и установленных параметров аппарата ИВЛ, а также имеющего систему индикации соответствия установленных и измеренных параметров с учетом допусков их погрешности, причем микропроцессорный блок и его индикации образуют с блоком ввода соответствующий блок управления, который связан с управляемым клапаном.
К достоинствам данного технического решения следует отнести возможность контроля и наличие автоматизированного процесса измерения и вычисления основных параметров аппарата ИВЛ в течение заданного числа дыхательных циклов, а также установления работоспособности (пригодности) аппарата ИВЛ к эксплуатации.
Однако, его основным недостатком является отсутствие возможности использования для жидкостной ИВЛ и, как следствие, отсутствие имитатора трахеи, приводящее на практике к повреждению легких при проведении медицинской процедуры.
Известна модель легких по патенту RU №24385 с приоритетом от 25.03.2002, опубликованная 10.08.2002 (Бюл. №22), МПК А61М 1/04, содержащая два эластичных меха с торцевыми поверхностями, пневмосопротивление, мановакуумметр, два пневмозадатчика разрежения, два индикатора разрежения и два исполнительных устройства, каждое из которых размещено внутри эластичного меха и связано механически с торцевыми поверхностями эластичного меха, при этом выводы обоих эластичных мехов связаны с общим входом модели легких через регулируемые пневмосопротивления и соединены с соответствующими мановакуумметрами, а входы обоих исполнительных устройств связаны с соответствующими задатчиками разрежения и соединены с соответствующими индикаторами разрежения. Кроме того, исполнительные устройства выполнены в виде эластичных средств, связанных своими входами с индикаторами разрежения, а индикаторы разрежения отградуированы в единицах растяжимости легких.
К преимуществам модели по патенту RU №24385 можно отнести наличие возможности изменения сопротивления и податливости устройства, а также контроля давления (разряжения) в мехах. Однако, недостатком является отсутствие модели трахеи, и, как следствие, невозможность имитации ее повреждений и патологий.
Известна симуляционная модель дыхательной системы по патенту RU №206390 с приоритетом от 20.05.2021, опубликованная 08.09.2021 (Бюл. №25), МПК G09B 23/28, содержащая модель левого и модель правого легких, каждая из которых снабжена нагревательным элементом, выполненным с возможностью настройки, воздуховод, имитатор трахеи в виде трубки с перегородкой и двумя расположенными с разных сторон от перегородки отверстиями для воздуховода, при этом воздуховод соединен с насосом и содержит два электромагнитных клапана, размещенных с двух сторон от насоса и срабатывающих в момент, когда один из них открыт, а другой закрыт и наоборот, причем насос имеет поршень, перемещаемый возвратно-поступательно, а на имитаторе трахеи предусмотрено место для термодатчика, измеряющего температуру входящего и выходящего воздуха.
Преимуществом данной модели дыхательной системы человека является возможность симуляции спонтанной дыхательной активности пациента с измерением температуры окружающего воздуха и управлением температурой выдыхаемого воздуха, однако, ее недостатком является невозможность имитации (симуляции) изменения физиологических параметров пациента при жидкостной ИВЛ, таких как диаметр трахеи, ее жесткость, а также наличие сопротивления и податливости моделей легких.
Задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является создание модели, имитирующей параметры дыхательной системы человека для жидкостной искусственной вентиляции легких, в том числе имитации трахеи.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в улучшении качества лечения пациентов и снижение смертности за счет наличия возможности проведения испытаний и отладки аппаратов жидкостной ИВЛ путем имитации дыхательных циклов пациента с изменяемыми параметрами дыхательной системы, в том числе трахеи.
Задача решается, а технический результат достигается за счет того, что модель дыхательной системы для жидкостной искусственной вентиляции легких содержит регулятор потока среды, связанный с аппаратом искусственной вентиляции легких и имитатором трахеи.
При этом, в отличие от ближайшего аналога, устройство дополнительно содержит второй регулятор среды, вход которого соединен с имитатором трахеи, управляемым исполнительным механизмом, а выход - с имитатором легких пациента, выход которого соединен с имитатором остаточного объема жидкости в легких, при этом первый регулятор потока среды соединен с аппаратом искусственной вентиляции легких посредством тройника пациента.
При этом:
- регуляторы потока среды выполнены в виде шаровых кранов;
- модель трахеи выполнена в виде тонкостенной эластичной трубки, с герметично закрепленными на ее концах патрубками, жестко связанными с исполнительным механизмом;
- имитатор легких пациента выполнен в виде эластичного меха, изготовленного, например, из резинового или силиконового материала;
- имитатор остаточного объема жидкости в легких выполнен в виде эластичного мешка, выполненного, например, из силикона.
Тройник пациента обеспечивает герметичное подключение модели дыхательной системы к аппарату жидкостной искусственной вентиляции легких.
Имитатор трахеи, управляемый исполнительным механизмом, служит обеспечению прохождения жидкости через трахею с учетом изменения просвета (диаметра) трахеи.
Исполнительный механизм изменяет жесткость имитатора трахеи, влияющей на величину потока дыхательной жидкости.
Регуляторы потока среды, выполненные в виде шаровых кранов, изменяют поток среды, в данном случае жидкости, проходящей сначала через сечение трахеи, а затем через сечение бронха.
Имитатор легких пациента имитирует дыхательный (функциональный) объем легких пациента.
Имитатор остаточного объема жидкости в легких имитирует остаточный объем жидкости в легких пациента.
Сущность заявленного решения поясняется иллюстрацией.
На фиг. изображена принципиальная схема устройства, где:
1 - тройник пациента;
2 - шаровые краны;
3 - имитатор трахеи;
4 - исполнительный механизм имитатора трахеи;
5 - эластичный мех (например, резиновый);
6 - эластичный мешок (например, силиконовый).
Модель дыхательной системы для жидкостной ИВЛ содержит тройник пациента 1, соединенный с аппаратом ИВЛ (на фигуре не показано), шаровые краны 2, имитатор трахеи 3, управляемый исполнительным механизмом 4, предназначенным для изменения его жесткости, эластичный мех 5 и эластичный мешок 6 для имитации дыхательного и остаточного объема легких пациента.
Модель дыхательной системы для жидкостной ИВЛ с помощью тройника пациента 1 подключается к аппарату жидкостной ИВЛ. Тройник пациента 1 через первый шаровой кран 2 соединяется с имитатором трахеи 3, имитирующим просвет (диаметр) трахеи. Имитатор трахеи 3 представляет собой тонкостенную эластичную, например, силиконовую трубку с герметично закрепленными на концах патрубками, жестко связанными с исполнительным механизмом 4, растягивающим трубку в продольном направлении и, тем самым, изменяющим ее жесткость. Имитатор трахеи 3 посредством второго шарового крана 2 соединяется с эластичным мехом 5, выполненным, например, из резины, и силиконовым мешком 6, предназначенным для имитации дыхательного и остаточного объема легких пациента.
Устройство работает следующим образом:
На фазе вдоха дыхательная жидкость из аппарата жидкостной искусственной вентиляции легких через тройник пациента 1 и шаровой кран 2, имитирующий изменение внутреннего диаметра трахеи, попадает в имитатор трахеи 3, выполненный в виде тонкостенной силиконовой трубки, концы которой жестко соединены с исполнительным механизмом 4, растягивающим или сжимающим трубку в продольном направлении. Затем дыхательная жидкость через второй шаровой кран 2, имитирующий сечение бронха, попадает в резиновый мех 5, имитирующий легкое пациента. Мех 5 разжимается в продольном направлении и накапливает объем жидкости, заданный аппаратом жидкостной ИВЛ. Часть жидкости, проходящая сквозь мех 5, накапливается в силиконовом мешке 6, имитируя остаточный объем жидкости в легких. На фазе выдоха аппарат жидкостной ИВЛ создает в модели отрицательное давление (разрежение), за счет чего сужается просвет имитатора трахеи 3 и дыхательная жидкость из меха 5 через шаровые краны 2 и тройник пациента 1 выкачивается в аппарат жидкостной ИВЛ, при этом часть жидкости в зависимости от настроек модели и аппарата жидкостной ИВЛ остается в мешке 6, имитируя ключевой параметр - остаточный объем жидкости в легких.
Варьируя просветы (сечения) клапанов 2 и натяжения исполнительного механизма 4 имитатора трахеи 3 можно изменять параметры модели и подбирать настройки аппарата жидкостной ИВЛ для поддержания остаточного объема жидкости в легких на приемлемом физиологическом уровне, избегая нежелательных осложнений.
Проведенные экспериментальные исследования подтвердили теоретические расчеты и безопасность заявленного технического решения.
Устройство на основе заявленного технического решения реализовано в лабораторных условиях с применением стандартного оборудования и разрешенных к применению материалов.
Использование стандартного оборудования и материалов снижает стоимость изготовления устройства на основе заявленного технического решения, а также значительно повышает его технологичность.
Заявленное техническое решение обладает универсальностью и эксплуатационной надежностью и может успешно применяться в экспериментальной медицине.
Claims (5)
1. Модель дыхательной системы для жидкостной искусственной вентиляции легких, содержащая имитатор легких пациента, первый регулятор потока среды, связанный с аппаратом искусственной вентиляции легких посредством тройника пациента, и имитатор трахеи, отличающаяся тем, что введены имитатор остаточного объема жидкости в легких, исполнительный механизм имитатора трахеи и второй регулятор потока среды, при этом вход второго регулятора потока среды соединен с имитатором трахеи, выполненным в виде эластичной трубки, концы которой соединены с исполнительным механизмом имитатора трахеи, имеющим возможность растягивать или сжимать имитатор трахеи в продольном направлении, выход имитатора трахеи соединен с имитатором легких пациента, выполненным с возможностью накапливать дыхательную жидкость и соединенным с имитатором остаточного объема жидкости в легких, имеющим вид эластичного мешка.
2. Модель по п. 1, отличающаяся тем, что первый и второй регуляторы потока среды выполнены в виде шаровых кранов.
3. Модель по п. 1, отличающаяся тем, что модель трахеи выполнена в виде силиконовой трубки с герметично закрепленными на ее концах патрубками, связанными с исполнительным механизмом имитатора трахеи.
4. Модель по п. 1, отличающаяся тем, что имитатор легких пациента выполнен в виде эластичного меха, изготовленного из резины или силикона.
5. Модель по п. 1, отличающаяся тем, что имитатор остаточного объема жидкости в легких выполнен из силикона.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2811307C1 true RU2811307C1 (ru) | 2024-01-11 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU15961U1 (ru) * | 1999-12-17 | 2000-11-27 | Закрытое акционерное общество научно-производственная фирма "Техномедцентр" | Устройство для проверки параметров аппарата искусственной вентиляции легких |
RU24385U1 (ru) * | 2002-03-25 | 2002-08-10 | Сорокин Андрей Алексеевич | Модель легких |
RU2278420C1 (ru) * | 2005-02-03 | 2006-06-20 | Валерий Георгиевич Бубнов | Робот-тренажер |
US20180315346A1 (en) * | 2015-11-02 | 2018-11-01 | Centre National De La Recherche Scientifique | Medico-surgical simulator and medico-surgical simulation method |
RU206390U1 (ru) * | 2021-05-20 | 2021-09-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Симуляционная модель дыхательной системы с функцией подогрева |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU15961U1 (ru) * | 1999-12-17 | 2000-11-27 | Закрытое акционерное общество научно-производственная фирма "Техномедцентр" | Устройство для проверки параметров аппарата искусственной вентиляции легких |
RU24385U1 (ru) * | 2002-03-25 | 2002-08-10 | Сорокин Андрей Алексеевич | Модель легких |
RU2278420C1 (ru) * | 2005-02-03 | 2006-06-20 | Валерий Георгиевич Бубнов | Робот-тренажер |
US20180315346A1 (en) * | 2015-11-02 | 2018-11-01 | Centre National De La Recherche Scientifique | Medico-surgical simulator and medico-surgical simulation method |
RU206390U1 (ru) * | 2021-05-20 | 2021-09-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Симуляционная модель дыхательной системы с функцией подогрева |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3889670A (en) | Non-invasive hyperbaric ventilator | |
US5720709A (en) | Apparatus and method for measuring respiratory airway resistance and airway collapsibility in patients | |
US7959443B1 (en) | Lung simulator | |
CN102114290A (zh) | 呼吸机的检测方法、设备及系统 | |
US20130190640A1 (en) | Methods and apparatus for the measurement of pulmonary parameters | |
US9943249B2 (en) | Respiratory gas monitor testing system and methods of use | |
BR112019012673A2 (pt) | sistema e método de controle inteligente, baseado em aprendizagem de máquina, para modular níveis de concentração end-tidal através de ajustes no volume e na concentração de um fluxo de gases respiratórios de entrada em tempo real | |
ES2793236T3 (es) | Simulador médico-quirúrgico y procedimiento de simulación médico-quirúrgica | |
US20110250578A1 (en) | Ventilator test lung and trigger assembly | |
RU2643670C1 (ru) | Устройство для испытания дыхательного аппарата | |
CN112119440B (zh) | 物理肺模型、肺模拟器、模拟肺力学的方法和用途 | |
US20220108632A1 (en) | Physiologically-correct electro-mechanical Lung Simulator | |
Hentschel et al. | Endotracheal tube resistance and inertance in a model of mechanical ventilation of newborns and small infants—the impact of ventilator settings on tracheal pressure swings | |
RU178355U1 (ru) | Автоматизированный испытательный комплекс "искусственные легкие" | |
RU2811307C1 (ru) | Модель дыхательной системы для жидкостной искусственной вентиляции легких | |
WO2013143933A1 (en) | Lung simulator | |
US4878388A (en) | Method for simulating and demonstrating the gas exchange during mandatory or assisted ventilation and apparatus therefor | |
US9750431B2 (en) | Pulmonary compliance and air flow resistance | |
CN211132547U (zh) | 一种可实时显示潮气量的呼吸气囊 | |
US20230169888A1 (en) | System for simulating the breathing of a living being | |
US3527206A (en) | Respiration testing apparatus | |
Brown et al. | A laboratory evaluation of 2 mechanical ventilators in the presence of helium-oxygen mixtures | |
RU206390U1 (ru) | Симуляционная модель дыхательной системы с функцией подогрева | |
CN106053120B (zh) | 高精确度热湿交换器水分损失测试仪及其工作方法 | |
CN206020058U (zh) | 高精确度热湿交换器水分损失测试仪 |