Аппарат для искусственной вентиляции легких

Авторы патента:

A61H31/02 - аппараты для искусственного дыхания, комбинированные с газовыми дыхательными средствами или без них

Владельцы патента RU 2375034:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (ТулГУ) (RU)

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к аппаратам вспомогательной вентиляции легких у взрослых и детей с ослабленным дыханием, и может быть использовано в отделениях интенсивной терапии и реанимации, а также в специализированных респираторных кабинетах для немедикоментозного лечения больных с хроническими неспецифическими заболеваниями легких. Аппарат содержит тройник пациента, датчик скорости потока, газораспределительное устройство, устройство управления, устройство обработки сигнала дыхания, включающее в себя накапливающий сумматор, пять умножителей, сумматор, два делителя, счетчик отсчетов, преобразователь, два устройства сравнения и устройство логического сложения, при этом на первый вход тройника пациента поступает воздух, первый его выход направлен в атмосферу, второй выход соединен с входом датчика скорости потока, выход которого связан с первым входом устройства управления, первый выход устройства управления соединен с входом газораспределительного устройства, выход которого связан со вторым входом тройника пациента, его третий выход соединен с человеком, второй выход устройства управления соединен с устройством обработки сигнала дыхания, а именно с входом накапливающего сумматора, другой вход которого связан с первым входом счетчика отсчетов, выход накапливающего сумматора соединен с входом первого умножителя, другой вход которого соединен с выходом первого делителя, вход этого делителя связан с входом второго умножителя и шестым выходом устройства управления, выход первого умножителя связан с входом сумматора, другой вход которого соединен с выходом преобразователя, вход которого связан с выходом счетчика отсчетов, выход сумматора соединен с входом четвертого умножителя, другой вход которого связан с выходом третьего умножителя, первый вход третьего умножителя соединен с выходом второго умножителя, выход второго делителя связан со вторым входом третьего умножителя, вход второго делителя соединен с выходом пятого умножителя, выход четвертого умножителя связан с первым входом обоих устройств сравнения, на другие входы этих устройств сравнения поданы пороговые величины, выходы устройств сравнения соединены с входом устройства логического сложения, выход которого соединен со вторым входом счетчика отсчетов и вторым входом устройства управления. Изобретение обеспечивает расширение функциональных возможностей аппарата искусственной вентиляции легких и повышение эффективности его применения в медицинской практике за счет введения устройства, обеспечивающего последовательный анализ входных данных на основе собранной информации о дисперсии и математическом ожидании входного сигнала. 2 ил.

Известен аппарат искусственной вентиляции легких (ИВЛ), принятый за аналог, содержащий генератор потока, тройник пациента, систему управления, датчики скорости потока и давления в верхних дыхательных путях, которые пневматически соединены с тройником пациента, а электрически - со входами системы управления (пат. РФ № 2119323, МПК⁷ А61Н 31/02, 1998 г.).

Недостатком данного аппарата является ограниченность функциональных возможностей, обусловленная высокой инерционностью системы, при этом возможно несовпадение работы аппарата искусственной вентиляции легких и дыхания человека, что снижает лечебный эффект вспомогательной вентиляции легких.

Аппарат ИВЛ (пат. РФ № 2174386, МПК⁷ А61Н 31/02, 2001 г.), принятый за прототип, содержит генератор потока, тройник пациента, систему управления, датчики скорости потока и давления в верхних дыхательных путях, которые пневматически соединены с тройником пациента, а электрически - с системой управления, он снабжен газораспределительным устройством, которое содержит дроссель-регулятор вдоха, дроссель-регулятор выдоха и пропорциональный электропневматический регулятор; при этом дроссель-регулятор вдоха пневматическим входом соединен с выходом генератора потока, пневматическим выходом - с линией вдоха тройника пациента, а электрическим входом - с первым электрическим выходом системы управления, дроссель-регулятор выдоха пневматическим входом соединен с линией выдоха тройника пациента, пневматическим выходом - с атмосферой, а электрическим входом - со вторым электрическим выходом системы управления, пропорциональный электропневматический регулятор пневматическим входом соединен с источником сжатого кислорода, пневматическим выходом - с линией вдоха тройника пациента, а электрическим входом - с третьим электрическим выходом системы управления.

Недостатком данного аппарата является ограниченность функциональных возможностей, обусловленная тем, что при необходимости применения различных методик вспомогательной вентиляции легких регистрация начала инспираторной активности осуществляется в соответствии с установленным врачом порогом переключения.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей аппарата для искусственной вентиляции легких, т.е. обеспечение регистрации начала вдоха с максимально достижимой скоростью для принятия решения о воздействии аппаратом искусственной вентиляции легких при наличии помех.

Техническая задача в предложенном изобретении решается тем, что в аппарат для искусственной вентиляции легких, содержащий тройник пациента, датчик скорости потока, газораспределительное устройство, устройство управления, введено устройство обработки сигнала дыхания, включающее в себя накапливающий сумматор, пять умножителей, сумматор, два делителя, счетчик отсчетов, преобразователь, два устройства сравнения и устройство логического сложения, и при этом на первый вход тройника пациента поступает воздух, первый его выход направлен в атмосферу, второй выход соединен с входом датчика скорости потока, выход которого связан с первым входом устройства управления. Первый выход устройства управления соединен с входом газораспределительного устройства, выход которого связан со вторым входом тройника пациента, его третий выход соединен с человеком. Второй выход устройства управления соединен с устройством обработки сигнала дыхания, а именно с входом накапливающего сумматора, другой вход которого связан с первым входом счетчика отсчетов. Выход накапливающего сумматора соединен с входом первого умножителя, другой вход которого соединен с выходом первого делителя, вход этого делителя связан с входом второго умножителя и шестым выходом устройства управления. Выход первого умножителя связан с входом сумматора, другой вход которого соединен с выходом преобразователя, вход которого связан с выходом счетчика отсчетов. Выход сумматора соединен с входом четвертого умножителя, другой вход которого связан с выходом третьего умножителя. Первый вход третьего умножителя соединен с выходом второго умножителя, выход второго делителя связан со вторым входом третьего умножителя. Вход второго делителя соединен с выходом пятого умножителя, выход четвертого умножителя связан с первым входом обоих устройств сравнения, на другие входы этих устройств сравнения поданы пороговые величины. Выходы устройств сравнения соединены с входом устройства логического сложения, выход которого соединен со вторым входом счетчика отсчетов и вторым входом устройства управления.

Изобретение поясняется схемами, где на фиг.1 изображена структурная схема аппарата для искусственной вентиляции легких, на фиг.2 - структурная схема устройства обработки сигнала дыхания.

Аппарат для искусственной вентиляции легких содержит тройник пациента 1, необходимый для разделения подачи воздуха, датчик скорости потока 2, измеряющий скорость дыхания, газораспределительное устройство 3, осуществляющее распределение подачи воздуха, устройство управления 4, позволяющее управлять газораспределительным устройством и устройством обработки сигнала дыхания 5, обеспечивающим регистрацию начала вдоха с максимально достижимой скоростью.

Устройство обработки сигнала дыхания 5 включает в себя накапливающий сумматор 6, пять умножителей 7, 12, 13, 14, 16, сумматор 8, два делителя 9, 17, счетчик отсчетов 10, преобразователь 11, два устройства сравнения 15, 18 и устройство логического сложения 19. При этом второй выход устройства управления 4 соединен с первым входом накапливающего сумматора 6, осуществляющего накопление значений входных отсчетов, выход которого соединен с первым входом умножителя 7. Выход умножителя 7 связан с первым входом сумматора 8. Выход делителя 9 соединен со вторым входом умножителя 7. Первый вход счетчика отсчетов 10 соединен со вторым входом накапливающего сумматора 6. Выход счетчика 10, подсчитывающего количество поступающих отсчетов, соединен с входом преобразователя 11, выход которого связан со вторым входом сумматора 8. Вход делителя 9 соединен с входом умножителя 12, формирующего квадрат значения полезного сигнала, и с шестым выходом устройства управления 4. Выход умножителя 12 связан с первым входом умножителя 13. Выход умножителя 13 соединен со вторым входом умножителя 14, первый вход которого связан с выходом сумматора 8. Выход умножителя 14 соединен с первыми входами устройств сравнения 15 и 18. Выход умножителя 16, формирующего дисперсию шума, связан с входом делителя 17, выход которого соединен со вторым входом умножителя 13. На вторые входы устройства сравнения 15 и 18 поданы пороговые величины соответственно с четвертого и третьего выходов устройства управления 4. Выходы устройств сравнения 15 и 18 соединены с входом устройства логического сложения 19, выход которого соединен со вторым входом счетчика отсчетов 10 и вторым входом устройства управления 4. Пятый выход устройства управления 4 связан с входом умножителя 16.

Исходными параметрами для работы являются:

- величины lnА и lnВ, определяемые пользователем, где верхняя граница значения А определяется из неравенства а нижняя - из выражения где α и β - условные вероятности включения клапана раньше времени и запаздывания регистрации вдоха;

- σ - среднее квадратичное отклонение гауссовой аддитивной некоррелированной помехи (рассчитывается во время адаптации аппарата к пациенту);

- a - значение полезного сигнала (рассчитывается во время адаптации аппарата к пациенту).

Аппарат для искусственной вентиляции легких работает следующим образом: вдыхаемый воздух поступает на тройник пациента 1, после чего подается на датчик скорости потока 2, на котором формируется аналоговый сигнал дыхания и передается в устройство управления 4. В устройстве управления 4 аналоговый сигнал преобразуется в дискретный, кроме того, устройство управления 4 задает работу газораспределительному устройству 3 для распределения подачи воздуха. Дискретный сигнал, полученный в устройстве управления 4, с первого выхода поступает в устройство обработки сигнала дыхания 5 на накапливающий сумматор 6. В то же время происходит подсчет количества наблюдений с помощью счетчика отсчетов 10. Сигнал с выхода накапливающего сумматора 6 поступает одновременно с величиной сформированной делителем 9, на умножитель 7, выход которого соединен с входом сумматором 8, на другой вход которого подается величина, сформированная счетчиком отсчетов 10 и преобразователем 11. Умножители 12 и 16 служат для формирования квадрата значения полезного сигнала а и дисперсии шума σ². Делитель 17 подает величину на второй вход умножителя 13, на первый вход которого подана величина а² с выхода умножителя 12. Сигнал с выхода умножителя 13 поступает на второй вход умножителя 14, на первый вход которого подается величина с выхода сумматора 8. Полученный сигнал поступает на первые входы устройств сравнения 15 и 18, на вторые входы которых поступают пороговые значения lnА и lnВ. В результате с выхода устройств сравнения 15 и 18 формируются сигналы, поступающие на вход устройства логического сложения 19. При получении на одном из входов устройства логического сложения 19 логической единицы, на его выходе формируется сигнал либо продолжения наблюдения, либо его остановка.

Данное изобретение решает задачу расширения функциональных возможностей аппарата ИВЛ и повышения эффективности его применения в медицинской практике за счет введения устройства, обеспечивающего последовательный анализ входных данных на основе собранной информации о дисперсии и математическом ожидании входного сигнала.

Аппарат для искусственной вентиляции легких, содержащий тройник пациента, датчик скорости потока, газораспределительное устройство, устройство управления, отличающийся тем, что в него введено устройство обработки сигнала дыхания, включающее в себя накапливающий сумматор, пять умножителей, сумматор, два делителя, счетчик отсчетов, преобразователь, два устройства сравнения и устройство логического сложения, при этом первый вход тройника пациента соединен с источником воздуха, а первый его выход соединен с атмосферой, второй выход соединен с входом датчика скорости потока, выход которого связан с первым входом устройства управления, соответствующий выход устройства управления соединен с входом газораспределительного устройства, выход которого связан со вторым входом тройника пациента, третий выход которого предназначен для связи с человеком, соответствующий выход устройства управления соединен с входом накапливающего сумматора, другой вход которого связан с первым входом счетчика отсчетов, выход накапливающего сумматора соединен с входом первого умножителя, другой вход которого соединен с выходом первого делителя, вход которого связан с входом второго умножителя и соответствующим выходом устройства управления, выход первого умножителя связан с входом сумматора, другой вход которого соединен с выходом преобразователя, вход которого связан с выходом счетчика отсчетов, выход сумматора соединен с входом четвертого умножителя, другой вход которого связан с выходом третьего умножителя, первый вход третьего умножителя соединен с выходом второго умножителя, выход второго делителя связан со вторым входом третьего умножителя, вход второго делителя соединен с выходом пятого умножителя, вход которого соединен с соответствующим выходом устройства управления, выход четвертого умножителя связан с первыми входами устройств сравнения, другие входы устройств сравнения выполнены с возможностью поступления на них соответствующих пороговых значений из устройства управления, выходы устройств сравнения соединены с входом устройства логического сложения, выход которого соединен со вторым входом счетчика отсчетов и вторым входом устройства управления.

Изобретение относится к медицине, в частности к психиатрии, и может быть использовано для лечения неврозов и психоэмоциональных расстройств. .

Способ искусственной вентиляции легких и аппарат для его осуществления // 2362536

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в анестезиологии, реаниматологии и интенсивной терапии. .

Способ и аппарат для поддержания и текущего контроля качества сна во время терапии // 2338457

Изобретение относится к области медицины и медицинской техники. .

Способ искусственной вентиляции легких и устройство для его осуществления // 2336859

Изобретение относится к медицине и может найти применение в анестезиологии и реаниматологии, в частности при обеспечении мониторинга биомеханики дыхания и состава газовой смеси при струйной вентиляции легких.

Способ лечения храпа // 2315591

Изобретение относится к области медицины, а именно к лечению нарушений сна. .

Способ коррекции дыхательных расстройств во время проведения седации у пациентов в условиях комбинированной спинально-эпидуральной анестезии // 2312681

Изобретение относится к медицине, а именно к анестезиологии, и может быть использовано в качестве руководства по респираторной поддержке при оперативных вмешательствах с применением седации в условиях комбинированной спинально-эпидуральной анестезии.

Способ коррекции дыхательных расстройств во время проведения седации у пациентов в условиях эпидуральной анестезии // 2312680

Способ проведения искусственной вентиляции легких, способ создания положительного давления конца выдоха, устройство для создания положительного давления конца выдоха и устройство искусственной вентиляции легких // 2311163

Изобретение относится к медицинской технике. .

Способ коррекции дыхательных расстройств во время проведения седации у пациентов в условиях спинальной анестезии // 2297851

Способ профилактики послеоперационной тошноты и рвоты // 2292863

Изобретение относится к медицине, к анестезиологии и эндоскопической хирургии, и может быть использовано для профилактики послеоперационной тошноты и рвоты. .

Способ сочетанной струйной искусственной вентиляции легких при эндотрахеобронхиальных операциях по поводу опухолевых и рубцовых стенозов центральных бронхов и/или трахеи и устройство для его осуществления // 2379021

Способ анестезиологического обеспечения ортопедических операций у детей // 2392976

Изобретение относится к медицине, а именно к анестезиологии, и может быть использовано в качестве анестезиологического пособия при проведении ортопедических операций у детей

Способ профилактики бронхолегочной дисплазии у новорожденных с очень низкой и экстремально низкой массой тела при рождении // 2416388

Изобретение относится к медицине, а именно к детской анестезиологии и реаниматологии, и может быть использовано в качестве профилактики бронхолегочной дисплазии у новорожденных с очень низкой и экстремально низкой массой тела

Способ проведения диагностического бронхоальвеолярного лаважа // 2417733

Изобретение относится к медицине, а именно к пульмонологии, и может быть использовано при необходимости проведения диагностического бронхоальвеолярного лаважа у больных среднетяжелой и тяжелой бронхиальной астмой

Система вентиляции, в которой используется синхронизированная подача вентиляции с положительным и отрицательным давлением // 2445984

Изобретение относится к медицине

Способ сбалансированной регионарной анальгезии в периоперационном периоде при высокотравматичных операциях на грудном и поясничном отделах позвоночника // 2465926

Изобретение относится к медицине, а именно к анестезиологии, и может быть использовано у пациентов во время и после высокотравматичных операций на грудном и поясничном отделах позвоночника

Способ искусственной вентиляции лёгких у новорожденных в экстремальных условиях и чрезвычайных клинических ситуациях // 2551883

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к аппаратам искусственной вентиляции лёгких, применяемым как в условиях клиники, так и вне медицинских учреждений. Природные и промышленные катастрофы, террористические действия, война предъявляют повышенные требования к опыту медицины и используемому оборудованию. Предложено изобретение, которое значительно повышает потенциал спасения новорожденных детей, благодаря применению искусственного дыхания в экстремальных условиях. Устройство для искусственной вентиляции содержит газовый генератор вдоха, соединенный линией низкого давления через ротаметр с регулятором скорости потока со средством связи с пациентом, электромагнитный клапан-регулятор направленности потока, установленный на шланге выдоха, соединенный с выходом электронного регулятора. В качестве электронного регулятора используют генератор прямоугольных импульсов, у которого частота импульсов в минуту соответствует частоте дыхательных циклов в минуту, а скважность импульсов соответствует длительности вдоха и выдоха. Устройство дополнительно оборудовано ЭВМ, которая соединена с генератором прямоугольных импульсов и электромагнитным клапаном, при этом ЭВМ снабжена программами выполнения вентиляции легких с блокированием опасных параметров вентиляции.

Устройство для искусственной вентиляции лёгких // 2551884

В состав устройства для искусственной вентиляции лёгких входят газовый генератор вдоха, соединенный линией низкого давления через ротаметр с регулятором скорости потока и средством связи с пациентом, и электромагнитный клапан, регулирующий направление потока газовой смеси либо в атмосферу, либо в легкие пациента. Клапан установлен на шланге выдоха и соединен с генератором прямоугольных импульсов и с ЭВМ при помощи соответствующих кабелей. В качестве электронного регулятора используется генератор прямоугольных импульсов. Частота импульсов соответствует частоте дыхательных циклов, а скважность импульсов соответствует длительности вдоха и выдоха. Устройство снабжено программным обеспечением с базой данных и контроллером, блокирующим включение клапана.

Способ искусственного дыхания в экстремальных ситуациях и устройство для его осуществления // 2620151

Изобретение относится к медицине, а именно к реаниматологии. Используют специальное устройство для искусственного дыхания, содержащее два коаксиально расположенных сильфона, герметично соединенных по торцам фланцами, содержащими ручки, установленные с возможностью деформирования сильфонов, и дыхательную камеру, связанную через гибкий воздуховод с лицевой маской пострадавшего. Через клапаны с внутренним сильфоном и межсильфонным пространством объем внутреннего сильфона и объем межсильфонного пространства через клапаны связаны с атмосферой с возможностью поступления воздуха во внутренний сильфон и выхода воздуха из межсильфонного пространства в атмосферу. При этом объем внутреннего сильфона равен объему межсильфонного пространства. Во время искусственного вдоха уменьшают объемы сильфонов для заполнения легких пострадавшего дыхательной смесью, находящейся во втором сильфоне, и для отвода в атмосферу дыхательной смеси, находящейся в первом сильфоне. А при производстве искусственного выдоха объемы сильфонов увеличивают для заполнения выдохнутой из легких пострадавшего дыхательной смесью первого сильфона и заполнения свежей дыхательной смесью для последующего вдоха второго сильфона. Процедуру повторяют до восстановления дыхания пострадавшего. Способ и устройство позволяют повысить эффективность искусственной вентиляции легких во время реанимирования. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ защиты легких от ишемического и реперфузионного повреждения во время кардиохирургических вмешательств с искусственным кровообращением // 2628643

Изобретение относится к медицине, а именно к анестезиологии и сердечно-сосудистой хирургии. Проводят искусственную вентиляцию легких на протяжении всего периода искусственного кровообращения с дыхательным объемом 4 мл/кг, частотой дыханий 6 в 1 мин, РЕЕР5 см вод. ст., FiO2 0,3-0,4. При этом одновременно осуществляют подачу оксида азота - NO в контур экстракорпоральной циркуляции в дозе 40 ppm сразу после подключения аппарата искусственного кровообращения и достижения расчетной объемной скорости перфузии и перфузионного баланса на протяжении всего периода искусственного кровообращения. Перед отлучением пациента от механической перфузии и переводом на естественное кровообращение настройки искусственной вентиляции легких возвращают к исходным доперфузионным параметрам, подачу NO в контур экстракорпоральной циркуляции прекращают. Способ позволяет сократить число респираторных осложнений в послеоперационном периоде у пациентов, оперированных в условиях ИК, снизить финансовые затраты на лечение и улучшить результаты кардиохирургических вмешательств. 1 пр.