аппарат искусственной вентиляции легких

Формула изобретения

Аппарат искусственной вентиляции легких, содержащий генератор потока, источник сжатого кислорода, газораспределительное устройство, тройник пациента, систему управления с микропроцессорным контроллером, который своими выходами соединен с газораспределительным устройством, датчики скорости потока и давления в верхних дыхательных путях, пневматически соединенные с тройником пациента, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен устройством, содержащим датчики артериального давления, частоты сердечных сокращений, насыщения гемоглобина кислородом, электрические выходы которых вместе с электрическими выходами датчиков скорости потока и давления в верхних дыхательных путях составляют шину данных (ШД), а система управления дополнительно снабжена нечетким контроллером и тремя устройствами памяти, соединенными электрической связью своими входами с выходом нечеткого контроллера, а своими выходами со входом микропроцессорного контроллера, с выходом шины данных и со входом нечеткого контроллера, который своим входом соединен с персональным компьютером.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано для искусственной вентиляции легких в отделениях реанимации и интенсивной терапии.

Известен аппарат искусственной вентиляции легких (ИВЛ), содержащий генератор потока, тройник пациента, систему управления, датчики скорости потока и управления в верхних дыхательных путях, которые пневматически соединены с тройником пациента, а электрически - со входами системы управления (пат. РФ № 2119323, кл. А61 31/ 02, 1998).

Недостатком этого аппарата является возможность реализации искусственной и вспомогательной вентиляции легких (ВИВЛ) с управлением по объему и давлению в дыхательных путях и отсутствие возможности реализации методов с управлением по частоте - искусственной и вспомогательной высокочастотной вентиляции легких (ВЧИВЛ и ВВЧИВЛ).

Известен также аппарат искусственной вентиляции легких, содержащий генератор потока, источник сжатого кислорода, газораспредилительное устройство, тройник пациента, систему управления, содержащую микропроцессорорный контроллер, который своими выходами соединен с газораспределительным устройством, датчики скорости потока и давления в верхних дыхательных путях, пневматически соединенные с тройником пациента (пат РФ № 2174386, кл. А61Н 31/02, 2001).

Недостатком данного аппарата ИВЛ является то, что управление процессом прекращения длительной ИВЛ осуществляют вручную на основании эмпирически устанавливаемых режимов в зависимости от изменений функционального состояния кардиореспираторной системы. В силу этого процесс перехода от ИВЛ к самостоятельному дыханию (СД) является длительным и трудоемким, требующим постоянного контроля физиологических показателей функционального состояния кардиореспираторной системы. При этом степень респираторной поддержки на различных этапах процесса прекращения ИВЛ может существенно отличаться от оптимальной, что способствует удлинению периода прекращения ИВЛ, а стремление врача к более быстрому прекращению ИВЛ, нередко приводит к развитию декомпенсации со стороны кардиореспираторной системы, необходимости возобновления ИВЛ, что также в целом приводит к удлинению сроков прекращения ИВЛ.

Задачей, поставленной авторами, является снижение трудоемкости и длительности прекращения ИВЛ путем автоматизации этого процесса и расширение функциональных возможностей аппарата.

Для достижения этой задачи, аппарат искусственной вентиляции легких, содержащий генератор потока, источник сжатого кислорода, газораспредилительное устройство, тройник пациента, систему управления, содержащую микропроцессорорный контроллер, который своими выходами соединен с газораспределительным устройством, датчики скорости потока и давления в верхних дыхательных путях, пневматически соединенные с тройником пациента, он дополнительно снабжен пульсоксиметрическим устройством, содержащим датчики артериального давления, частоты сердечных сокращений, насыщения гемоглобина кислородом, электрические выходы которых вместе с электрическими выходами датчиков скорости потока и давления в верхних дыхательных путях составляют шину данных (ШД), а система управления дополнительно снабжена нечетким контроллером и тремя устройствами памяти, соединенными электрической связью своими входами с выходом нечеткого контроллера, а своими выходами со входом микропроцессорного контроллера с выходом шины данных и со входом нечеткого контроллера, который своим входом соединен с персональным компьютером.

На фиг.1 изображена блок-схема аппарата.

На фиг.2 блок-схема системы управления. Аппарат ИВЛ содержит генератор 1 потока, источник сжатого кислорода (О₂), газораспределительное устройство 2, тройник пациента 3, систему 4 управления режимами и параметрами аппарата, датчик 5 скорости потока,

датчик 6 давления в верхних дыхательных путях пациента. Кроме того аппарат дополнительно содержит устройство 7, выполненное, например, в виде пульсоксиметра, (например, № 395 фирмы Nelicor, Швейцария), который включает датчики артериального давления (АД), частоты сердечных сокращений (ЧСС) и насыщения гемоглобина кислородом (НвO₂). Пульсоксиметр 7 устанавливают на пациенте (П).

Выполнение газораспределительного устройства 2, тройника 3 пациента, пневматических и электрических связей аналогично патенту РФ № 2174386. Электрические связи датчиков 5, 6 и устройства 7 составляют шину данных (ШД), которая является первым электрическим входом системы 4 управления.

Система управления 4 (фиг.2) содержит нечеткий контроллер (НК) 8, выполненный, например, в виде двухпроцессорной платы W.A.R.P. (фирмы SGS Tomson), и микропроцессорный контроллер (МПК) 9, выполненный в виде, например, микросхемы PIC 1674 фирмы Micro Chip, а также устройство памяти 10, с занесенными в него протоколами обмена по глобальной связи управления, устройство памяти 11 с занесенным в него набором режимов и параметров ИВЛ и устройство памяти 12 с занесенным в него набором параметров состояния пациента. ШД связывает датчики 5, 6, и устройство 7 с нечетким контроллером 8 и микропроцессорным контроллером 9 системы управления 4, это ее первый электрический вход. Второй электрический вход типа RS-232, предназначен для связи нечеткого контроллера 8 системы управления 4 с персональным компьютером. Устройства памяти 10,11 и 12 соединены электрической связью своими входами с выходом нечеткого контроллера 8, а своими выходами со входом микропроцессорного контроллера с выходом шины данных и со входом нечеткого контроллера. Первый, второй и третий электрические выходы МПК 2 являются выходами системы 4 управления (фиг.1).

Работа аппарата в автоматизированном режиме перехода от ИВЛ к СД может быть продемонстрирована на примере реализации вспомогательной ВЧИВЛ.

В исходном состоянии пациенту проводят управляемую ВЧИВЛ с частотой, например, 100-120 циклов в минуту и соотношением времени вдоха/выдоха, равный 1:2. Величина рабочего давления сжатого газа (Рраб.) устанавливается на минимальном уровне, при котором отсутствуют дыхательные попытки пациента.

Данные о функциональном состоянии кардиореспираторной системы фиксируются в устройстве памяти 12 в качестве исходных. Параллельно устанавливаются допустимые отклонения этих показателей (АД, ЧСС, НвО₂₎, а также допустимой величины частоты дыхательных (ЧД) попыток пациента в процессе прекращения ИВЛ.

Начало процесса перехода к СД осуществляется путем выбора одного из режимов ВВЧИВЛ в виде определенной скорости снижения Рраб. Это осуществляется путем подачи соответствующего сигнала с микропроцессорного контроллера 9 на пропорциональный электропневматический регулятор газораспределительного устройства 2. В процессе прекращения ИВЛ, если показатели функционального состояния кардиореспираторной системы остаются на исходном уровне или не выходят за пределы, установленные врачом (контроль может осуществляться непрерывно или периодически через определенные промежутки времени), осуществляют автоматический переход на одну из более высоких скоростей V снижения Рраб т.е. ускорение процесса прекращения ИВЛ. В случае же выхода одного или нескольких контролируемых физиологических параметров за установленные пределы аппарат прекращает процесс снижения V Рраб, обеспечивает увеличение Рраб на 0,15-0,2 кгс/см² и проведение РП с постоянным уровнем Рраб, а после возврата показателей в заданный диапазон регулирования осуществляет продолжение процесса перехода к СД с установкой более медленной V снижения Рраб. Подобное шаговое регулирование может осуществляться неоднократно, обеспечивая поиск и поддержание режима респираторной поддержки на минимальном уровне, предохраняющем от развития декомпенсации кардиореспираторной системы, что обеспечивает приближение длительности процесса прекращения ИВЛ к оптимальному уровню.

Аналогичным образом могут быть реализованы и другие варианты вспомогательной ИВЛ, при этом вместо автоматизированного изменения величины V снижения Рраб осуществляется автоматизированное изменение скорости снижения минутной вентиляции (в частности, путем уменьшения числа аппаратных дыханий) или скорости снижения давления в дыхательных путях в фазу вдоха (при использовании режима поддержки давлением - "pressure support").

Использование данного аппарата позволит существенно сократить процесс перевода больного с искусственной вентиляции легких на самостоятельное дыхание, что позволит избежать появления декомпенсации кардиореспираторной системы во время перехода и сократит сроки лечения.