Модернизация блока управления аппарата искусственной вентиляции легких "Спирон–201"

Аппарат искусственной вентиляции легких «Спирон-201» предназначен для проведения искусственной вентиляции легких у взрослых при реанимации и интенсивной терапии и эксплуатируется в условиях умеренного климата при температуре от + 10 С^о до + 35 С^о, относительной влажности до 80% при температуре +25 С^о и атмосферном давлении от 87 до 107 кПа (от 600 до 800 мм. рт. ст.), а в условиях тропического климата – в помещениях с кондиционированным воздухом. Аппарат предназначен для работы по нереверсивному дыхательному контуру. При использовании с наркозным аппаратом он может работать как по нереверсивному, так и по реверсивному дыхательным. При использовании с наркозным аппаратом он может работать как по нереверсивному, так и по реверсивному дыхательным контурам, но только с взрывобезопасными анестетиками.

Аппарат обеспечивает следующие режимы работы:

– Режим вспомогательной ИВЛ (ВИВЛ);

– Режим управляемой ИВЛ (УВИЛ);

– Режим синхронизированной периодической принудительной ИВЛ (СППВ);

– Режим самостоятельной вентиляции под постоянным положительным давлением (СДПД);

– Режим самостоятельной ИВЛ или ИВЛ вручную мешком (САМД). Совместно с аппаратом возможно использование увлажнителя дыхательной смеси УДС – 60 и волюметра А – Н45084.

С помощью аппарата ИВЛ «Спирон – 201» вентиляцию легких можно производить в режимах:

- управляемой искусственной вентиляции легких (УИВЛ) – оператор управляет дыханием пациента, задавая параметры дыхания;

- вспомогательной ИВЛ – пациент дышит самостоятельно, аппарат включает ИВЛ лишь по истечении определенного промежутка времени;

- синхронизированной периодической принципиальной вентиляции – это комбинация всех режимов самостоятельного дыхания и ВИВЛ;

- самостоятельного дыхания под постоянным положительным давлением – пациент дышит самостоятельно;

самостоятельного дыхания (или вентиляция вручную мешком).

1.1 Обзор патентной и научно-технической литературы по надежности и постановка задачи

Целью данного обзора является сравнение аппаратов искусственной вентиляции легких, выпускаемых разными фирмами за рубежом и в России. Был проведен обзор патентов на АИВЛ с 1986 по 1996 годы.

В результате обзора, выяснилось, что основным недостатком как аналогов, так и АИВЛ «Спирон – 201» является низкая надежность, что недопустимо в аппаратах искусственной вентиляции легких ввиду опасности для жизни пациента.

Некоторые фирмы, выпускающие аппараты искусственной вентиляции легких, стремились к повышению надежности, разными способами. Так, например в патенте SU 1641343 надежность обеспечивается путем обеспечения постоянства заданных временных параметров искусственной вентиляции легких. Достигается за счет введения в аппарат дополнительного электромагнитного клапана и сигнализатора апноэ, введения в блок управления формирователя, реле времени, трех схем совпадений, R-S – триггера и схемы укорочения импульсов. Аппарат позволяет автоматически возобновлять ИВЛ при выходе из строя одного из электромагнитных клапанов.

В патенте SU 1192822 с целью увеличения надежности вентиляции легких и повышения стабильности работы устройства, оно снабжено двумя пневмодросселями питания, дополнительной подпружинной мембранной управления, образующей над- и подмембранную камеры, и перепускным клапаном, образующим две дополнительные проточные камеры, установленными в переключающем механизме, при этом надмембранные камеры переключающего механизма связаны трубопроводами между собой и источником сжатого газа.

В патенте SU 1286202 с целью повышения надежности конструкции, переключающий узел включен между штуцером питания и элементом присоединения к пациенту и состоит из последовательно соединенных входного струйного и выходного струйного клапанов, а эжектор выдоха размещен на выходном струйном клапане и сообщен посредством соединительной трубки с выхолным струйным клапаном переключающего узла.

В патенте RU 2020919 повышение надежности достигается за счет того, что в аппарат искусственной вентиляции легких, содержащий генератор вдоха, соединенный с ним пневматически дыхательный контур и электромагнитные клапаны, объединенные в исполнительное устройство, и электронный блок управления введены по числу электромагнитных клапанов формирователи управляющих импульсов, регулируемые стабилизаторы напряжения с управляемыми делителями и мостовые транзисторные схемы.

В SU 1209214 с целью упрощения конструкции и повышения надежности, он снабжен реле, установленным между регулятором параметров дыхания и микропроцессорами вдоха и выдоха, с обмоткой, включенной на выход регулятора, и с нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми контактами, связанными соответственно с микропроцессорами вдоха и выдоха, при этом регулятор параметров дыхания включает электронный генератор прямоугольных импульсов.

В патенте SU1075945 упрощение конструкции аппарата и повышение его надежности достигается тем, что исполнительный механизм выполнен в виде соосно расположенных, противоположно направленных закругленными суженными концами конических сопел с узкой щелью между ними и заключенных в камеру, соединенную с редуктором, а на выходе расширенного конца одного из сопел установлен клапан, сообщенный пневматической обратной связью с расширением другого сопла.

В патенте SU 1075945 повышение надежности достигается тем, что в устройстве для искусственного дыхания, содержащем вводимую в рот сменную жесткую дыхательную трубку. Элемент фиксации дыхательной трубки во рту пациента в виде эллиптической шайбы с центральным герметичным вводом дыхательной трубки и узел герметизации носовых ходов, шайба элемента фиксации выполнена эластичной и снабжена краевым утолщением в виде пневматической шины.

Итак, было предложено несколько методов повышения надежности, но нигде в русских патентах не предлагалось повысить надежность электрических схем, а точнее микроконтроллера, в элементах которого заложена программа управления аппаратом.

Были случаи, когда выходы из строя микроконтроллеров приводили пациент к смерти.

Предлагается повысить надежность микроконтроллера, а с ним и всего блока управления, заменив отечественные микросхемы на их зарубежные аналоги, а также путем экранирования блока печатных плат от внешних помех (электромагнитных излучений).

Известны аппараты искусственного дыхания, содержащие механизм вдоха и выдоха, электродвигатель, редуктор, схему управления скоростью электродвигателя, механизм преобразования вращательного движения электродвигателя в возвратно – поступательное движение меха и устройства плавного регулирования частоты и дыхательного объема.

Однако в указанных аппаратах значительную трудность представляет регулирование частоты дыхания и соотношения вдоха и выдоха с помощью управления режимом приводного двигателя.

В патенте 371939 целью изобретения является повышение стабильности и точности работы аппарата при независимом от соотношения вдоха и выдоха регулирования частоты минутной вентиляции, а также управлением режимом вспомогательного дыхания.

Поставленная цель достигается тем, что схема управления скоростью двигателя снабжена жесткой следящей системой и отрицательной обратной связью в виде многоступенчатого делителя напряжения.

Предлагается в качестве следящей системы на выходной вал двигателя поставить тахогенератор, вырабатывающий напряжение, пропорциональное скорости вращения его ротора.

1.2 Описание конструкции и принципа действия аппарата искусственной вентиляции легких

Технические данные.

1. Минутная вентиляция, л/ мин:

– нижний предел 3

– верхний предел не менее 50.

Ступенчатая установка следующих значений минутной вентиляции:

- в интервале от 3 до 10 л/мин включительно – через 0,5 л/мин;

- в интервале от 10 до 30 л/мин включительно – через 1 л/мин;

- в интервале от 30 до 50 л/мин включительно – через 2 л/мин;

- в интервале свыше 50 л/мин – через 5 л/мин;

2. Отклонение по м абсолютной величине установленного на аппарате значения инутной вентиляции от ее действительной величины:

- в диапазоне установленных значений до 10 л/мин включительно – 1,5 л/мин;

- в диапазоне установленных значений свыше 10 л/мин – 10% от действительной величины.

3. Переключение фаз дыхательного цикла в режиме управляемой ИВЛ по времени.

4. Частота вентиляции, 1/ мин:

– нижний предел не более 10

– верхний предел не менее 80.

Ступенчатая установка следующих значений частоты вентиляции;

– в интервале от 10 до 20 включительно через 1 мин;

– в интервале от 20 до 40 включительно через 2 мин;

– в интервале от 40 до 80 включительно через 5 мин.

5. Относительное отклонение по абсолютной величине установленного значения частоты вентиляции от ее действительной величины не должно быть более 2% в диапазоне установленных значений до 20 мин включительно и 4% в диапазоне свыше 20 мин.

6. Аппарат обеспечивает переключение фаз дыхательного цикла вручную с помощью пульта дистанционного управления.

7. Кратковременная звуковая индикация обеспечивается в следующих случаях:

– при достижении величиной рабочего давления установленного значения;

– при попытке установить значения параметров вентиляции вне диапазона регулирования;

– при нажатии на кнопки, расположенные под пустыми полями цифрового табло;

– при попытке установить недопустимые сочетания режимов.

8. Средняя наработка на отказ не менее 2000 ч.

Критерий отказов – это такое состояние аппарата, при котором имеет место хотя бы одно из следующих нарушений:

– невозможно установить минутную вентиляцию в диапазоне от 7 до 30 л/мин;

– невозможно установить частоту вентиляции в диапазоне от 10 до 30 мин^-1;

– невозможно установить отношение продолжительности вдоха и цикла (33±3)%.

9. Средний срок службы до списания, не менее 4 лет.

10. По электробезопасности аппарат соответствует требованиям ГОСТ 12.2.025 для изделий класса I типа В.

11. Средняя интенсивность эксплуатации – 8 ч. в сутки.

Время непрерывной работы аппарата ограниченно лишь необходимостью периодического проведения обеззараживания дыхательного контура.

12. Питание от сети переменного тока с частотой 50 Гц., с номинальным напряжением 220В при отклонении напряжения сети на ±10% от номинального значения. Мощность не более 500 В·А.

Устройство и принцип действия аппарата.

Аппарат содержит основные блоки: тележка, блок пациента, генератор вдоха, блок управления, увлажнитель, сигнализатор, блок приборный, блок подачи кислорода, блок активного выдоха, отсасыватель. Аппарат содержит следующие съемные узлы: клапан предохранительный, мешок для проведения ИВЛ вручную, отстойники, пульт дистанционного управления, распылитель лекарственных средств.

Блок управления выполнен в виде плоского параллелепипеда, на передней грани которого расположена панель управления (рис. 1.2.1). На панели управления расположены световое (цифровое) табло 6 и световое (аналоговое) табло 9 и органы управления. На табло 6 высвечиваются буквенные обозначения и значения параметров вентиляции, соответствующих установленному режиму вентиляции. Максимальное количество одновременно высвечиваемых параметров – четыре. Кроме того, на этом табло могут высвечиваться словесные обозначения ситуации, а именно: «вдох» во время искусственного вдоха, «АПНОЭ» при проявлении признаков отсутствия вентиляции и «ПУЛЬТ Д.У.» при работе с ПДУ. На аналоговом табло 9, над которым расположена шкала, высвечиваются горизонтальные столбики в верхнем уровне. В нижнем уровне правый столбик является установкой наибольшего давления конца вдоха, левый – отслеживает текущее значение давления в дыхательном контуре. Под верхним горизонтальным столбиком высвечивается точка, определяющая значение ПДВК. В нижнем уровне также два горизонтальных столбика: левый, определяющий уровень давления в момент ожидания попытки, и правый, определяющий установку чувствительности к попытке вдоха пациента. Шкала, расположенная над аналоговым табло 9, представляет собой линейку индикации, масштаб которой для столбиков нижнего уровня в десять раз меньше, чем для столбиков верхнего уровня и светящейся точки.

На панели расположены следующие органы управления:

1. Кнопки 12,13,16,15,14 включения режимов вентиляции:

- Управляемой ИВЛ (УИВЛ);

- Вспомогательной ИВЛ (ВИВЛ);

- Синхронизированной периодической принудительной ИВЛ (СППВ);

- Самостоятельной вентиляции под постоянным положительным давлением (СДПД);

- Самостоятельной ИВЛ или ИВЛ вручную мешком (САМД);

На каждой кнопке имеется светодиод, фиксирующий включение режима; в поле, очерченном вокруг кнопки, расположены записи, определяющие наименование, буквенное обозначение и диапазоны регулирования параметров вентиляции, регулируемых в данном режиме.

– Кнопки 1,19,21,24,25, при нажатии которых аппарат обеспечивает некоторые дополнительные функции, а именно:

– Кнопка 1 на время ее держания в нажатом состоянии обеспечивает высвечивание на цифровом табло значения дыхательного объема вместо минутной вентиляции;

- Кнопка 21 включает активный вдох при УИВЛ;

Кнопка 24 включает питание распылителя лекарственных средств и обеспечивает насыщение дыхательной смеси лекарственной аэрозолью;

- Кнопка 25 включает режим искусственного вздоха при УИВЛ.

2. Кнопки 4 и 5, 3 и 2, 23 и 22, 20 и 18 служат для увеличения и уменьшения значения регулируемых параметров, высвечиваемых на цифровом табло 6, и имеют соответствующую маркировку «▲» и «▼».

3. Кнопки 10 и 11, 7 и 8 служат для регулирования значения установок наибольшего давления конца вдоха и конца выдоха (ПДКВ) на аналоговом табло 9 и имеют маркировку «<» и «>».

Регулятор 17 уровня постоянного положительного давления при СДПД или в фазе самостоятельного дыхания в режиме СППВ.

Блок подачи кислорода содержит ротаметр, обеспечивающий измерение расхода кислорода до 20г/мин, предохранительный клапан, мешок. Регулирование подачи кислорода производится с помощью игольчатого дросселя с ручкой. Предохранительный клапан вдоха имеет поворотную головку на три положения, маркированную на «10», «300» и «закрыто». Положения «10» и «300» соответствуют ограничению давления в мешке на уровне соответственно 0,1 кПа (10 мм. вод. ст.) и 3кПа (300 мм.вод. ст.). В патрубке расположен всасывающий клапан, изготовленный из силиконовой резины, который позволяет подсасывать воздух из атмосферы. На патрубок надет противопылевой фильтр. Блок подачи кислорода имеет резьбовой штуцер для присоединения посредством шланга к источнику сжатого кислорода. Блок подачи кислорода устанавливается на кронштейне с помощью патрубка.

Блок активного выдоха содержит съемный блок разрежения расположенный под крышкой и закрепленный в корпусе с помощью гайки. Кроме того, в корпусе неподвижно закреплен распределитель, обеспечивающий во время выдоха подачу питающего газа в эжектор блока разрежения. Крышка крепится на корпус вручную винтом. На верхнем торце блока активного выдоха расположена рукоятка с маркировкой «» для регулирования разрежения активного выдоха. На передней панели блока расположен штуцер с маркировкой «блок пациента» для присоединения к штуцеру выхода блока пациента и штуцер выхода выдыхаемого газа с маркировкой «ВЫХОД».

Клапан предохранительный состоит из корпуса с седлом, шайбы, барабана с тремя штоками и винтами, которые осуществляют сжатие трех пружин и крышки. Поворотом барабана клапан устанавливается в три фиксированных положения, при которых в окошке корпуса устанавливается маркировка «3», «6» и «10», что соответствует срабатыванию при давлении соответственно 3 кПА, 6 кПа и 10 кПа.

Блок приборный содержит указатель давления УДМ – 60, закрепленный скобой и винтами. В боковое отверстие блока приборного вставлен тройник для присоединения указателя давления к дыхательному контуру и установки вольтметра. В тройнике зажимом закреплен бактериальный фильтр, предохраняющий от инфицирования указатель давления. Кран служит для подключения указателя давления к дыхательному контуру. Штуцер должен быть закрыт заглушкой.

Пульт дистанционного управления служит для переключения фаз дыхательного цикла вручную. ПДУ имеет корпус с клавишей и кнопкой. Удерживая пальцем клавишу, оператор выключает автоматический переключатель фаз в аппарате. Нажимая на кнопку пальцем, он включает фазу вдоха, отпуская кнопку – фазу выдоха. Как только оператор выпускает ПДУ из рук (отпуская тем самым клавишу), аппарат включается в автоматический режим.

Распылитель имеет прозрачный корпус с нанесенной на нем шкалой объема залитого вещества, герметично закрытый крышкой с накидной гайкой. В корпусе герметично установлено сопло, заканчивающееся снаружи резьбовым штуцером.

Штуцер шлангом соединяется с соответствующим штуцером блока пациента. Сопло надет колпачок с вырезами по открытому торцу, опущенному в раствор.

Колпачок имеет на закрытом торце отверстие, соосное отверстию сопла. При подаче в сопло газа под давлением 0,14 Мпа (1,4 кгс/см) в полости колпачка создается разрежение, раствор засасывается по колпачку вверх и вместе с питающим газом в виде аэрозоля через отверстие в закрытом торце колпачка выбрасывается в корпус распылителя и через его патрубок в шланг вдоха. Сепаратор обеспечивает выделение аэрозоля требуемой дисперсности.

В комплект поставки аппарата входит мешок для проведения ИВЛ вручную. Мешок эластичен и после сжатия расправляется самостоятельно со скоростью, обеспечивающей требуемые частоты вентиляции.

Рассмотрим упрощенную функциональную схему аппарата. Схема аппарата содержит следующие блоки: блок подачи кислорода 1, генератор вдоха 2, блок пациента 3, увлажнитель дыхательной смеси 5, блок управления 7, блок приборный 12, отсасыватель 14, сборник секрета 15, блок активного выдоха 16.

Кроме того, в дыхательном контуре установлены предохранительный клапан 4, распылитель 6 лекарственных средств, отстойники 8 и 13, мешок для проведения ИВЛ вручную 17, сигнализатор 18.

Блок подачи кислорода 1 служит для создания дыхательной смеси, обогащенной кислородом. Подачу дыхательной смеси во время вдоха обеспечивает генератор вдоха 2.

Блок подачи кислорода 1 служит для создания дыхательной смеси, обогащенной кислородом. Подачу дыхательной смеси во время вдоха обеспечивает генератор вдоха 2. Особенностью его является независимость объема минутной вентиляции от давления в дыхательном контуре. Блок пациента 3 предназначен для обеспечения различных режимов работы аппарата ИВЛ переключением распределителей и клапанов по сигналам от блока управления 7. Для обеспечения активного выдоха предназначен блок активного выдоха 16, создающий разрежение в дыхательном контуре.

Отсасыватель 14 создает разрежение, необходимое для отсоса секрета (слизистой жидкости) из дыхательных путей пациента. Сборник секрета 15 служит для его накопления.

Блок приборный 12 предназначен для отслеживания давления в дыхательном контуре и объема минутной вентиляции, в дыхательный контур включен предохранительный клапан 4, ограничивающий давление на уровне 3 кПа; 6 кПа; 10 кПа.

Для увлажнения дыхательной смеси служит увлажнитель 5. Последовательно с ним устанавливается распылитель дыхательной смеси 6.

Отстойники 8 и 13, установленные в линиях вдоха и выдоха соответственно, служат для сбора влаги, осаждающейся на внутренней поверхности воздуховодов.

Тройник пациента 10 подсоединен к линиям при помощи гофрированных шлангов 9 и 11, обеспечивающих подвижность пациента в ограниченных пределах.

Сигнализатор 18 подключается к тройнику пациента и вырабатывает аварийный сигнал при отсутствии избыточного давления на выходе тройника пациента. Подробнее эта схема изображена на рис. 1.2.2.

Блок подачи кислорода 1 содержит ротаметр 1.2 и вентиль 1.1 для дозировки подачи кислорода, самодействующий клапан 1.4 для забора воздуха из атмосферы через фильтр 1.6. Кроме того, блок подачи кислорода 1 снабжен резиновым мешком 1.5 и предохранительным клапаном 1.3, предотвращающим чрезмерное раздувание мешка.

Генератор вдоха 2 обеспечивает подачу пациенту дыхательной смеси во время вдоха. Он состоит из воздуходувки 2.2. приводимой в действие от электродвигателя 2.3 и стабилизатора 2.1.

Стабилизатор 271 поддерживает постоянный перепад давления на дросселе 3.3, регулирующем минутную вентиляцию, благодаря чему обеспечивается независимость минутной вентиляции от давления в дыхательном контуре, кроме того, во время выдоха стабилизатор 2.1 соединяет между собой линии нагнетания и всасывания, снижая нагрузку на воздуходувку 2.2. Дроссель 2.4 служит для снижения уровня пульсаций в линии обратной связи. Клапан 2.5 служит для снижения уровня пульсаций в линии всасывания.

Блок пациента 3 содержит дроссель-регулятор вентиляции 3.3, управляемый шаговым двигателем (ШД) 3.2, электромагнитные клапаны (ЭМК) 3.4, 3.7, 3.10, самодействующие клапаны 3.6, 3.9, 3.17, электромагнитные распределители (ЭР) 3.11, 3.13, 3.14, 3.22, фильтры 3.1, 3.5, 3.16, предохранительный клапан 3.8, регулятор 3.21, обратные клапаны 3.18, 3.19, 3.20, 3.23. ЭМК 3.4 в открытом положении сообщает при выдохе легкие пациента с атмосферой. Самодействующий клапан 3.6 предотвращает выдыхание газа, а из легких в линию вдоха, а клапан 3.9 – вдыхание газа из линии выдоха. При самостоятельной вентиляции клапан 3.17 обеспечивает при ИВЛ вручную мешком 17 заполнение мешка при его расправлении свежей смесью из блока подачи кислорода 1 и предотвращает обратный заброс смеси в блок подачи кислорода 1 при сжатии мешка. Клапан УВД 3.12 мембранный, управляется пневматически от мешка 17 и обеспечивает при ИВЛ вручную мешком 17 перекрытие линии выдоха при сжатии мешка, то есть во время вдоха, и сообщение легких пациента с атмосферой при расправлении мешка во время выдоха. ЭР 3.13 в режиме ИВЛ вручную сообщает надмембранное пространство клапана УДВ 3.12 с мешком 17 через бактериальный фильтр 3.16, что предотвращает инфицирование ЭР 3.13. В других режимах ЭР 3.13 включен и сообщает надмембранное пространство клапана УДВ 3.12 с ЭР 3.14 и ЭР 3.11. ЭР 3.14 служит для соединения камеры управления клапана УДВ 3.12 через ЭР 3.13 в одном положении с линией нагнетенная генератора вдоха 2, в другом – через клапан 16.3 с атмосферой либо с линией разрежения блока активного выдоха. Фильтр 3.1 предотвращает инфицирование ЭР 3.14, ЭР 3.11 служит для подключения к камере управления клапана УДВ 3.12 через ЭР 3.13 устройств регулирования давления в указанное камере. Постоянный дроссель 3.15 на входе ЭР 3.14 обеспечивает поступление в линию управления клапана УДВ 3.12 заданного расхода газа из линии нагнетения генератора вдоха 2. Клапан предохранительный 3.8 служит для ограничения максимально положительного допустимого давления в режиме СДПД. Клапан содержит две мембранные камеры: глухую, соединенную с дыхательным контуром, и проточную, подключенную к линии управления клапана УДВ 3.12. Глухая камера образована двумя мембранами: большой и малой, жестко связанных между собой. Мембраны нагружены регулируемой пружиной. В проточной камере расположено сопло, перекрываемое малой мембраной. Штуцер с клапанами 3.19 служит для подвода питающего газа под давлением 400 кПа (4 кгс/1см²) к блоку подачи кислорода 1 и сигнализатору 18. Штуцер с клапаном 3.20 – для подвода питающего газа под давлением 400 кПа (4 кгс/см²) к отсасывателю 14. Штуцер с клапаном 3.16 – для подвода питающего газа под давлением 400 кПа (4 кгс/см²) к аппарату, а также на вход регулятора 3.21, с выхода которого питавший газ под давлением 140 кПа (1,4 кгс/см²) через ЭР 3.22 поступает на вход распылителя 6. Штуцер с клапаном 3.23 служит для подвода питающего газа под давлением 400 кПа (4 кгс/см²) через ЭР 16.4 на эжектор 16.2 блока активного выдоха 16. Дроссель 3.24 служит для снижения уровня пульсаций в преобразователе давления 7.3.

Блок управления 7 служит для управления всеми ЭМК и ЭВ. Он содержит регулятор положительного давления в режиме СДПД 7.1, обеспечивающий изменения давления в линии управления клапана УДВ 3.12 блока пациента 3; электропреобразователь 7.2, служащий для периодического соединения преобразователя 7.3 с атмосферой, что позволяет существенно снизить ошибку преобразователя 7.3 вследствие дрейфа нуля, поскольку отсчет измеряемых значений в дальнейшем ведется от уровня, измеренного в момент сообщения с атмосферой и принимаемого за нулевой.

Блок приборный 12 содержит указатель давления 12.1 с краном 12.2 включения, вольтметр 12.3 и фильтр 12.4, предотвращающий инфицирование блока приборного. Отсасыватель 14 создает разрежение, необходимое для отсоса секрета из дыхательных путей пациента, он содержит эжектор 14.2 и вентиль 14.1, регулирующий величину разрежения. Сборник секрета 15 служит для накопления секрета, поступающего через аспирационный наконечник 15.2 и шланг отсоса 15.1.

Блок активного выдоха 16 содержит регулятор разрежения 16.1, эжектор 16.2 и клапан самодействующий 16.3, электромагнитный распределитель (ЭР) 16.4.

Эжектор 16.2 служит для создания разрежения в дыхательном контуре при активном выдохе. ЭР 16.4 служит для подачи сжатого газа в эжектор 16.2 во время выдоха. Регулятор разрежения 16.1 представляет собой мембранный клапан, нагруженный регулируемой пружиной. Глухая мембранная камера соединена обратной связью с линией разрежения эжектора 16.2, что предотвращает полное перекрытие седла клапана 16.1 мембраной под действием разрежения. Клапан самодействующий 16.3 служит для быстрого сброса давления в дыхательном контуре в начале выдоха.

1 Работа аппарата в режиме УИВЛ

1.1 Работа аппарата в режиме УИВЛ с нулевым давлением конца выдоха.

ЭМК 3.7 открыт постоянно. ЭМК 3.4 в открытом положении сообщает при вдохе легкие пациента с генератором вдоха 2. ЭМК 3.10 в открытом положении сообщает при выдохе легкие пациента с атмосферой. ЭМК 3.7 и самодействующий клапан 3.6 обеспечивает возможность дополнительного вдоха пациента непосредственно из блока подачи кислорода 1, минуя генератор вдоха 2. Во время вдоха газовая дыхательная смесь из мешка 1.5 блока подачи кислорода 1 засасывается воздуходувкой 2.2 генератора вдоха 2, нагнетается в линию вдоха блока пациента и через дроссель-регулятор 3.3, открытый ЭМК 3.4, увлажнитель 5, отстойник 8. шланг вдоха 9 и тройник пациента 10 вдувается в легкие пациента. Избыток газовой смеси из линии нагнетения воздуходувки 2.2 сбрасывается через стабилизатор 2.1 в линию всасывания. Переключение аппарата с вдоха на выдох происходит по времени (по частоте). При этом ЭМК 3.4 закрывается, ЭМК 3.10 открывается, происходит выдох. Пациент через тройник 10, шланг выдоха 11, отстойник 13, самодействующий клапан 3.9, ЭМК 3.10, клапан УДВ 3.12 и клапан 16.3 выдыхает в атмосферу.

2. Работа аппарата в режиме УИВЛ с ПДКВ.

В момент выдоха, когда давление в дыхательном контуре равно установленному ПДКВ; ЭР 3.14 соединяет мембранную камеру управления клапана УДВ 3.12 через ЭР 3.13 и фильтр 3.1 с линией нагнетания генератора вдоха 2. Постоянный дроссель 3.15 на входе ЭР 3.14 обеспечивает поступление в линию управления клапана УДВ 3.12 заданного расхода газа из линии нагнетания генератора вдоха 2 и клапан УДВ 3.12 закрывается. Выдох прекращается,

3. Работа аппарата в режиме УИВЛ с паузой вдоха.

В момент вдоха, когда оставшееся до конца вдоха время равно установленной паузе, ЭМК 3.4 закрывается, и вдувание прекращается. ЭНК 3.4 остается также закрытым до истечения времени вдоха, определяемого установленной частотой вентиляции и долей вдоха от времени цикла. По истечении времени вдоха ЭМК 3.10 открывается и происходит выдох.

4. Работа аппарата в режиме УИВЛ с АВ.

В фазе выдоха ЭМК 3.7 закрыт, сжатый газ от внешнего источника питания под давлением 400 кПа (4 кгс/см²) через обратный клапан 3.18, ЭР 16.4 и эжектор 16.2 истекает в атмосферу. При этом создается разрежение в линии выдоха, под действием которого газ отсасывается из дыхательных путей пациента, одновременно разрежение через ЭР 3.14 и 3.13 поступает в камеру управления клапана УДВ 3.12 и поддерживает его в открытом состоянии. Изменение значения разрежения осуществляется поворотом рукоятки регулятора 16.1. Обратный клапан 16.3 осуществляет быстрый сброс давления вдыхательном контуре в начале фазы выдоха.

5. Работа аппарата в режиме УИВЛ с ограничением максимального давления конца вдоха.

В момент вдоха, когда давление в дыхательном контуре становится равным заданному значению Рмакс. ЭМК 3.4 закрывается. ЭМК 3.10 продолжает быть закрытым, и вдувание прекращается до истечения заданного времени вдоха, определяемого установленной частотой вентиляции и долей длительности вдоха в дыхательном цикле.

6. Работа аппарата в режиме УИВЛ с помощью пульта дистанционного управления (ПДУ).

При проведении ИВЛ с помощью ПДУ нажатие и удержание клавиши ПДУ переводит аппарат в состояние выдоха. ЭМК 3.4 закрыт, ЭМК 3.10 открыт. Дополнительное нажатие кнопки ПДУ вызывает на время ее нажатия переключение аппарата в фазу вдоха; ЭМК 3.4 открыт, ЭМК 3.10 закрыт. Как только оператор выпускает ПДУ из рук (отпуская тем самым клавишу), аппарат включается в автоматический режим.

7. Работа аппарата в режиме УИВЛ с распылением аэрозоле лекарственных средств. В фазе выдоха сжатый газ под давлением 40 кПа (4 кгс/см²) поступает на вход регулятора 3.21, с выхода которого сжатый газ под давлением 140 кПа (1,4 кгс/см²) через ЭР 3.22 поступает на вход распылителя 6. Аэрозоль распыляется со шланга вдоха 9. В фазе вдоха аэрозоль из шланга вдоха 9 выносится потоком дыхательного газа в легкие пациента через тройник 10.

Работа аппарата в режиме ВИВЛ

ЭМК 3.7 закрыт постоянно. В момент конца выдоха ЭМК 3.4 закрыт, ЭМК 3.10 открыт. При попытке вдоха пациент создает разрежение в линии, ограниченной с одной стороны клапаном 3.9, а с другой – закрытыми ЭМК 3.4 и 3.7. Созданное разрежение через фильтр 3.5 поступает в электропневмопреобразователь 7.2 блока управления 7 и далее на преобразователь деления 7.3. В блоке управления 7 происходит сравнение создаваемого пациентом разрежения с заданным. Когда разрежение в линии становится равным заданному, происходит переключение аппарата в положение вдоха. При этом ЭМК 3.4 открывается, ЭМК 3.10 закрывается. Переключение с вдоха на выдох происходит по давлению. Когда давление в легких достигает заданного значения (сравнение производится в блоке управления 7), ЭМК 3.4 закрывается, ЭМК 3.10 открывается, происходит выдох и аппарат остается в положении выдоха до поступления попытки вдоха или до окончания установленного времени ожидания попытки. Если в течение 3 сек давление конца вдоха не станет равным заданному, переключение на выдох произойдет автоматически по времени. Такое явление может произойти при неправильном назначении скорости вдувания Q (недостаточном) или при разгерметизации линии пациента. При ВИВЛ также возможно осуществить режим дыхания с ПДКВ. При этом коммутация линии выдоха осуществляется так же, как и при УИВЛ. А разрежение попытки вдоха отсчитывается от уровня давления конца выдоха. При ВИВЛ также возможно распыление аэрозоля лекарственных средств. Оно осуществляется в шланг вдоха 9 во время фазы вдоха.

Работа аппарата в режиме СППВ

При СППВ периодически перемежаются два режима вентиляции: самостоятельное дыхание и один цикл ВИВЛ. Генератор вдоха 2 работает. В фазе самостоятельного дыхания ЭМК 3.4, 3.7 и 3.10 открыты. Если самостоятельное дыхание проводится без повышения уровня давления выше атмосферного, то УР 3.13 и 3.14 соединяют камеру управления клапана УДВ 3.12 через клапан 16.3 с атмосферой. Дроссель-регулятор вентиляции 3.3 перекрыт ИД 3.12. Поток из линии нагнетания генератора вдоха 2 через стабилизатор 2.1 сбрасывается в линию всасывания генератора вдоха 2. Пациент через клапан 3.6, ЭМК 3.7 и клапан 3.17 делает вдох из мешка 1.5 блока додачи кислорода 1 и выдыхает через клапан 3.9, ЭМК 3.10, клапан УДВ 5.12 и клапан 16.3 в атмосферу. Если самостоятельное дыхание ведется под постоянным положительным давлением, то нажатием кнопки «Установка величины потока G» воздействуют на ШД 3.2, и он открывает дроссель-регулятор вентиляции 3.3. В дыхательный контур поступает постоянный поток газа с генератора вдоха 2, камера управляющего клапана УДВ 3.12 через 3.13, 3.14. Фильтр 3.1 соединяется с линией нагнетания генератора вдоха 2, а через ЭР 3.11 с предохранительным клапаном 3.6 и регулятором давления 7.1, поворотом рукоятки регулятора 7.1 на его мембране формируется усилие, обеспечивающее большую или меньшую степень стравливания газа из камеры управления клапана УДВ 3.12 и соответственно уровень давления в ней. Это давление определяет уровень ПДКВ, который составляет при СДПД амплитуду колебаний давления. Средний уровень давления зависит от значения скорости потока 9. Предохранительный клапан 3.8 срабатывает в случае, если уровень давления в дыхательной контуре превышает 4 кПа (400 мм вод. ст). Таким образом, даже при установке (ошибочно) чрезмерных значений G, при которых уровень давления может стать опасным, обеспечивается безопасность пациента. По истечении заданного времени L, в течение которого пациент дышит самостоятельно, аппарат переключается, в положение ожидания попытки вдоха. При этом ЭМК 3.4 и 3.7 закрываются, ЭМК 3.10 остаются открытыми. ШД 3.2 переводит дроссель-регулятор 3.3 в положение, соответствующее установленной скорости вдувания Q. Переключение на выдох происходит либо по достижении заданного давления, либо по истечении 3 сек. При этом ЭНК 3.4 закрывается, ЭНК 3.10 открывается. Если в интервале L было установлено G=0, то ЭР 3.13 остается в положении УИВЛ. ЭР 3.11 закрывается, а ЭР 3.14 в конце вдоха соединяет камеру управления клапана УДВ 3.12 с линией нагнетания генератора вдоха 2, так что в цикле ВИВЛ сохраняется ПДКВ, заданное при самостоятельном дыхании. Если же в L интервале имело место G=0, то ЭР 3.11 остается закрытым, ЭР 3.14 перекрывает линию из генератора вдоха 3 и соединяет камеру управления клапана УДВ 3.12 через клапан 16.3 с атмосферой. Переключение на самостоятельное дыхание после цикла ВИВЛ происходит через 2 с после окончания вдоха. При этом ЭМК открываются, а ЭР переходит вположение, соответствующее выбранному уровню давления, как описано выше. В режиме СППВ возможно распыление аэрозоля лекарственных средств. При этом ЭР 3.22 соединяет распылитель с источником питания на все время самостоятельного дыхания и в фазе вдоха цикла ВИВЛ.

Работа аппарата в режиме СДПД

В режиме СДПД схема работает так же, как в фазе СДПД в режиме СППВ. Возможно одновременное проведение распыления лекарственных средств, которое производится в этом режиме непрерывно.

Работа аппарата в режиме САМД

При самостоятельном дыхании САДМ генератор вдоха 2 не работает, ЭМК 3.4, 3,7, 3.10 открыты. Пациент вдыхает свежую смесь из мешка 1.5 блока подачи кислорода 1 через самодействующие клапаны 3.17, 3.6 и ЭМК 3.7. Коммутация пациента с линиями вдоха и выдоха в соответствующих фазах дыхательного цикла происходит с помощью самодействующих клапанов 3.6 и 3.9.

При ИВЛ вручную (ВР) (мешком 17) клапан 3.17 обеспечивает заполнение мешка свежей смесью из блока подачи кислорода 1 при его расправлении и предотврашает обратный сброс смеси в блок подачи кислорода 1 при сжатии мешка. Клапан УДВ 3.12 управляется пневматически от мешка 17 и обеспечивает перекрытие линии выдоха при сжатии мешка 17, то есть во время вдоха, и сообщение легких пациента с атмосферой при расправлении мешка 17 во время выдоха. ЭР 3.13 сообщает камеру управление клапана УДВ 3.12 с мешком 17 через бактериальный фильтр 3.16, что предотвращает инфицирование ЭР 3.13.

Описание структурной схемы (рис. 1.2.3) системы управления

Все функции управления аппаратом осуществляет ОМК. Сопроцессор ОМК обеспечивает постоянное сканирование клавиатуры и через основной процессор производит настройку на режимы, задаваемые оператором. Типы режимов, задаваемые параметры и информация о давлении в дыхательном контуре отображаются на двух газоразрядных индикаторах также через сопроце