RU2128982C1

RU2128982C1 - Artificial respiration apparatus

Info

Publication number: RU2128982C1
Application number: RU97114778A
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Шульгин; М.А. Филатов
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью "Венейя"
Priority date: 1997-08-27
Filing date: 1997-08-27
Publication date: 1999-04-20

Abstract

FIELD: medicine. SUBSTANCE: apparatus has functional unit, control panel, unit of coupling to patient's respiratory tracts, and aspiration system. Use is made of reducer positioned at input, operating pressure measuring assembly coupled to output by pressure-operated valve. Functional unit capacity is made adjustable. In addition to main capacity change-over pneumatic element consisting of membrane pneumatic element with adjustable air-operated throttles, functional unit is provided with auxiliary pneumatic element which consists of membrane pneumatic element with adjustable air-operated throttles. Unit is also provided with frequency range control pneumatic element brought into OR gate of control pressure-operated relay connected with positive feedback and control pneumatic element redistributing the gas flow over pneumatic elements. Unit of coupling to patient's respiratory tracts is provided with two pressure-operated valves, coupled to apparatus input, with safety air- operated throttles at output connected to output pressure control air-operated throttle through OR pressure- operated valve. Control panel is fitted with two pneumatic toggle switches for frequency range selection connected to reducer output and coupled, respectively, to main and auxiliary capacity change-over pneumatic elements and to pressure-operated valves of unit intended for coupling to patient's respiratory tracts. Aspiration system includes aspiration pressure-operated valve coupled to apparatus input and connected to aspiration pneumatic toggle switch. EFFECT: simultaneous performance of aspiration and ventilation of lungs, reduced gas consumption, smaller sizes and mass. 2 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к аппаратам для проведения искусственной вентиляции легких. The invention relates to medical equipment, in particular to apparatus for artificial lung ventilation.

Известен дыхательный аппарат, содержащий функциональный блок, блок присоединения к дыхательным путям пациента, панель управления и систему аспирации (см. Авторское свидетельство СССР N 328639, кл. A 61 H 31/02, 1970). Known breathing apparatus containing a functional block, a unit for connecting to the patient’s airways, a control panel and an aspiration system (see USSR Author's Certificate N 328639, class A 61 H 31/02, 1970).

Однако этот аппарата недостаточно эффективен при использовании в спасательных службах, службах скорой помощи и полевой хирургии, т.к. он не создает постоянства регулируемого соотношения длительности вдоха и выдоха при изменении частоты циклов: не дает с необходимой точностью установленных параметров величины соотношения длительности вдоха и выдоха и частоты циклов; делает трудоемким процесс регулирования частоты циклов при сохранении соотношения длительности вдоха и выдоха. Кроме того, он не имеет блока ограничения выходного давления по величине и имеет значительный непроизводительный расход газа на привод аппарата. However, this device is not effective enough when used in rescue services, ambulance services and field surgery, because it does not create the constancy of the adjustable ratio of the duration of inspiration and expiration with a change in the frequency of cycles: it does not give, with the necessary accuracy of the set parameters, the ratio of the duration of inspiration and expiration and the frequency of cycles; makes it difficult to control the frequency of cycles while maintaining the ratio of the duration of inspiration and expiration. In addition, it does not have a block for limiting the outlet pressure in magnitude and has a significant unproductive gas flow to the apparatus drive.

Техническим результатом изобретения является обеспечение стабильности параметров соотношения длительности вдоха и выдоха и частоты циклов. Уменьшение непроизводительного расхода газа на привод аппарата, уменьшение габаритов, снижение веса и расширение функциональных возможностей аппарата за счет введения высокочастотной вентиляции легких и одновременного проведения их аспирации и вентиляции. The technical result of the invention is to ensure the stability of the parameters of the ratio of the duration of inspiration and expiration and frequency of cycles. Reducing the unproductive gas flow to the apparatus drive, reducing the dimensions, reducing weight and expanding the functionality of the apparatus by introducing high-frequency ventilation of the lungs and simultaneously carrying out their aspiration and ventilation.

Указанный технический результат достигается тем, что известный аппарат для искусственного дыхания, содержащий функциональный блок, с входящими в него емкостью, пневмоэлементом переключения емкости и пневмореле управления, блок присоединения к дыхательным путям пациента, состоящий из пневмодросселя регулирования выходного давления, выход которого связан со входом выходного пневмоканала, панель управления с выведенным на нее пневмотумблером аспирации и пневмодросселем регулирования выходного давления и систему аспирации, снабжен установленным на его входе редуктором, узлом измерения рабочего давления, связанным с выходным пневмоклапаном, функциональный блок снабжен дополнительными пневмоэлементами переключения емкости и пневмоэлементом регулирования диапазона частот, соединяющим емкость с пневмоэлементами ее переключения и включенным по схеме "ИЛИ", и пневмоэлементом управления, перераспределяющим поток газа в зависимости от используемого диапазона частот и установленным между пневмореле управления и пневмоэлементами переключения емкости, блок присоединения к дыхательным путям пациента снабжен связанными со входом аппарата двумя пневмоклапанами с предохранительными пневмодросселями на выходе, подключенными через пневмоклапан "ИЛИ" к пневмодросселю регулирования выходного давления, панель управления снабжена двумя пневмотумблерами выбора диапазона частот, связанными с выходом редуктора и подключенными соответственно к основному и дополнительному пневмоэлементами переключения емкости и пневмоклапанам блока присоединения к дыхательным путям пациента, в систему аспирации введен пневмоклапан аспирации, связанный со входом аппарата и подключенный к пневмотумблеру аспирации, а емкость выполнена регулируемой. The specified technical result is achieved by the fact that the known apparatus for artificial respiration, containing a functional unit, with a container included in it, a pneumatic element for switching the capacitance and a control air relay, a unit for connecting to the patient’s airways, consisting of an air regulator for regulating the output pressure, the output of which is connected to the output the pneumatic channel, the control panel with the aspiration pneumatic tumbler and the pneumatic throttle for regulating the outlet pressure and the aspiration system, is equipped with a mounted at its inlet by a reducer, a unit for measuring working pressure, connected to the output pneumatic valve, the functional unit is equipped with additional pneumatic elements for switching the capacitance and a pneumatic element for regulating the frequency range, connecting the tank with pneumatic elements for its switching and switched on according to the "OR" circuit, and a pneumatic control element redistributing the gas flow depending on the frequency range used and installed between the control air relay and the capacity pneumatic switching elements, the connection unit The airway to the patient’s airway is equipped with two pneumatic valves connected to the apparatus inlet with safety pneumatic throttles at the outlet, connected via an “OR” pneumatic valve to the output pressure regulating pneumatic throttle, the control panel is equipped with two frequency range selection pneumatic tumblers connected to the gearbox output and connected to the main and additional pneumatic elements of switching capacities and pneumatic valves of the unit connecting to the respiratory tract of the patient, mon is introduced into the aspiration system vmoklapan aspiration associated with the input device and connected to pnevmotumbleru aspiration, and the capacity is adjustable.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого аппарата искусственного дыхания, а на фиг. 2 - его принципиальная схема. The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 is a block diagram of a proposed artificial respiration apparatus, and FIG. 2 is a schematic diagram thereof.

Аппарат состоит из функционального блока 1, соединенного с панелью управления 2 и блоком присоединения к дыхательным путям пациента 3, системы аспирации 4, узла измерения рабочего давления 5 и редуктора 6. The device consists of a functional unit 1 connected to a control panel 2 and a unit for connecting to the respiratory tract of a patient 3, an aspiration system 4, a unit for measuring working pressure 5 and a reducer 6.

Функциональный блок 1 содержит регулируемую емкость 7, основной и дополнительный элементы переключения емкости 7, каждый из которых включает мембранный пневмоэлемент 8 (или 9) с регулируемыми пневмодросселями 10 и 11 (или 12 и 13), пневмоэлемент регулирования диапазона частот 14, включенный по схеме "ИЛИ", пневмореле управления 15, включенное по схеме с положительной обратной связью, и пневмоэлемент управления 16, перераспределяющий поток газа по пневмоэлементам 8 и 9 в зависимости от используемого диапазона частот. The functional unit 1 contains an adjustable capacitance 7, the main and additional switching elements of the capacitance 7, each of which includes a membrane pneumatic element 8 (or 9) with adjustable pneumatic throttles 10 and 11 (or 12 and 13), a pneumatic element for regulating the frequency range 14, included according to the scheme " OR ", control pneumatic relay 15, switched on according to the scheme with positive feedback, and pneumatic control element 16, redistributing the gas flow through pneumatic elements 8 and 9 depending on the frequency range used.

Выходы нормально открытого и нормально закрытого контактов пневмоэлемента 14 соединены между собой и через емкость 7 соединены с камерой управления пневмореле управления 15, у которого выход нормально закрытого и вход нормально открытого контактов объединены между собой, а выход нормально открытого контакта соединен с атмосферой. Выход пневмореле управления 15 соединен с входами нормально закрытого и нормально открытого контактов пневмоэлемента 16, выход нормально закрытого контакта пневмоэлемента 16 соединен с камерой управления пневмоэлемента 8, выход нормального открытого контакта пневмоэлемента 16 соединен с камерой управления пневмоэлемента 9. Камера управления пневмоэлемента 16 соединена с выходом пневмотумблера 17. The outputs of the normally open and normally closed contacts of the pneumatic element 14 are connected to each other and through the tank 7 are connected to the control chamber of the control air relay 15, in which the output of the normally closed and the input of the normally open contacts are combined, and the output of the normally open contact is connected to the atmosphere. The output of the control pneumatic relay 15 is connected to the inputs of the normally closed and normally open contacts of the pneumatic element 16, the output of the normally closed contact of the pneumatic element 16 is connected to the control chamber of the pneumatic element 8, the output of the normal open contact of the pneumatic element 16 is connected to the control chamber of the pneumatic element 9. The control chamber of the pneumatic element 16 is connected to the output of the pneumatic tumbler 17.

Пневмоэлемент 8 соединен своими нормально открытыми контактами с источником питания и с регулируемым пневмодросселем 11, нормально закрытыми контактами - с регулируемым пневмодросселем 10 и с атмосферой, а сами пневмодроссели 10 и 11 соединены со входом нормально закрытых контактов пневмоэлемента 14. The pneumatic element 8 is connected with its normally open contacts to the power source and with the adjustable pneumatic throttle 11, the normally closed contacts are with the adjustable pneumatic throttle 10 and the atmosphere, and the pneumatic throttles 10 and 11 are connected to the input of the normally closed contacts of the pneumatic element 14.

Пневмоэлемент 9 соединен своими нормально открытыми контактами с источником питания и с регулируемым пневмодросселем 13, нормально закрытыми контактами - с регулируемым пневмодросселем 12 и с атмосферой, а сами пневмодроссели 12 и 13 соединены со входом нормально открытых контактов пневмоэлемента 14. The pneumatic element 9 is connected by its normally open contacts to the power source and with the adjustable pneumatic throttle 13, the normally closed contacts are connected to the adjustable pneumatic throttle 12 and the atmosphere, and the pneumatic throttles 12 and 13 are connected to the input of the normally open contacts of the pneumatic element 14.

В блок присоединения к дыхательным путям пациента 3 входят: два пневмоклапана его включения 19 и 20 и с предохранительными пневмодросселями 21 и 22, пневмоклапан "ИЛИ" 23, пневмодроссель регулирования величины выходного давления 24 и выходной пневмоклапан 25, служащий для управления потоком газа в линии пациента. При этом входы пневмоклапанов 19 и 20 соединены со входом аппарата, выходы - с предохранительными дросселями 21 и 22, связанными своими выходами со входом пневмоклапана "ИЛИ" 23, а остальные элементы блока 2, а именно 23, 24 и 25, соединены последовательно. Выходы пневмотумблеров 17 и 18 присоединены к камерам управления пневмоклапанов 19 и 20, выход пневмореле управления 15 связан с камерой управления выходного пневмоклапана 25. The unit for connecting to the respiratory tract of patient 3 includes: two pneumatic valves for turning it on 19 and 20 and with safety pneumatic throttles 21 and 22, pneumatic valve "OR" 23, pneumatic throttle for regulating the output pressure 24 and output pneumatic valve 25, which serves to control the gas flow in the patient line . The inputs of the pneumatic valves 19 and 20 are connected to the input of the apparatus, the outputs are connected to the safety chokes 21 and 22, connected by their outputs to the input of the “OR” 23 pneumatic valve, and the remaining elements of block 2, namely 23, 24 and 25, are connected in series. The outputs of the pneumatic toggle switches 17 and 18 are connected to the control chambers of the pneumatic valves 19 and 20, the output of the control pneumatic relay 15 is connected to the control chamber of the output pneumatic valve 25.

Система аспирации 4 состоит: из пневмоклапана 26, камера управления которого связана с выходом пневмотумблера 27, вход - со входом аппарата, а выход - со штуцером "режим аспирации", установленном на корпусе аппарата. The aspiration system 4 consists of: a pneumatic valve 26, the control chamber of which is connected to the output of the pneumatic tumbler 27, the input is connected to the input of the device, and the output is connected to the “aspiration mode” fitting installed on the device body.

Узел измерения рабочего давления 5, связанный с выходным пневмоклапаном 25, состоит из манометра 28, соединенного с выходом аппарата через обратный клапан 29, а с атмосферой - через пневмоклапан 30, камера управления которого связана с выходом пневмокнопки 31, выведенной на панель управления 2. The node for measuring the working pressure 5, connected to the output pneumatic valve 25, consists of a manometer 28 connected to the output of the device through a non-return valve 29, and to the atmosphere through a pneumatic valve 30, the control chamber of which is connected to the output of the pneumatic button 31 displayed on the control panel 2.

Кроме того, на панель управления 2 выведены: пневмотумблеры выбора диапазона частот 17 и 18, выходы которых соединены с пневмоэлементами 8, 9 и камерами управления пневмоэлементов 14 и 16, манометр 28 для измерения рабочего давления и регулятор регулируемой емкости 7. In addition, the control panel 2 displays: pneumatic toggle switches for selecting the frequency range 17 and 18, the outputs of which are connected to pneumatic elements 8, 9 and control chambers of pneumatic elements 14 and 16, a pressure gauge 28 for measuring working pressure and an adjustable capacity regulator 7.

На входе аппарата установлен редуктор 6, с выхода которого газ поступает на входы: нормально закрытого контакта пневмореле 15, пневмотумблеров 17, 18 и 27, а также пневмокнопки 31. At the inlet of the apparatus, a reducer 6 is installed, from the output of which gas enters the inputs: a normally closed contact of the air relay 15, pneumatic toggle switches 17, 18 and 27, as well as pneumatic buttons 31.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При подаче давления питания на вход аппарата, избыточное давление газа, поступает на вход пневмоклапана системы аспирации 26, ко входам пневмоклапанов 19 и 20 блока 3 и на вход редуктора 6, на выходе которого поддерживается избыточное давление газа, равное 0,14 МПа, подводимое к нормально закрытым контактам пневмореле управления 15, пневмотумблерам 17, 18 и 27 и к пневмокнопке 31. When applying pressure to the inlet of the apparatus, excess gas pressure is fed to the inlet of the pneumatic valve of the aspiration system 26, to the inlets of the pneumatic valves 19 and 20 of unit 3 and to the inlet of the reducer 6, the outlet of which is supported by an excess gas pressure of 0.14 MPa supplied to normally closed contacts of the control pneumatic relay 15, pneumatic tumblers 17, 18 and 27 and to the pneumatic button 31.

При включении пневмотумблера 17 газ подается к пневмоэлементу 8 и к камерам управления пневмоэлементов 14 и 16 и пневмоклапана 20. Происходит срабатывание этих пневмоэлементов. Газ через нормально открытые контакты пневмоэлемента 8, регулируемый внемодроссель 11 и включенный пневмоэлемент 14, поступает в регулируемую емкость 7 и в камеру управления пневмореле 15. Происходит заполнение регулируемой емкости 7. When you turn on the pneumatic toggle 17, gas is supplied to the pneumatic element 8 and to the control chambers of the pneumatic elements 14 and 16 and the pneumatic valve 20. These pneumatic elements are triggered. Gas through normally open contacts of the pneumatic element 8, an adjustable in-throttle 11 and the included pneumatic element 14, enters the adjustable tank 7 and into the control chamber of the pneumatic relay 15. The adjustable tank 7 is filled.

Одновременно с заполнением емкости 7 газ через пневмоклапан 20, предохранительный пневмодроссель 22 и пневмоклапан 23 поступает к пневмодросселю 24. Во время заполнения регулируемой емкости 7 пневматический сигнал на выход пневмореле 15 отсутствует и выходной пневмоклапан 25 блока 3 выключен. На выходе аппарата давление отсутствует. Идет процесс пассивного выдоха. Simultaneously with filling the tank 7, gas through the pneumatic valve 20, the safety pneumatic throttle 22 and the pneumatic valve 23 is supplied to the pneumatic throttle 24. During filling of the adjustable tank 7, the pneumatic signal to the output of the pneumatic relay 15 is absent and the output pneumatic valve 25 of block 3 is turned off. There is no pressure at the outlet of the apparatus. There is a process of passive exhalation.

После того как нарастающее давление в регулируемой емкости 7 достигает величины срабатывания, на выходе пневмореле 15 появляется пневматический сигнал, который поступает в камеру управления выходного пневмоклапана 25 и через нормально закрытый контакт пневмоэлемент 16 в камеру управления пневмоэлемента 8. На выходе аппарата появляется давление, величина которого устанавливается м помощью пневмодросселя 24 и фиксируется манометром 28. Идет процесс активного вдоха. After the increasing pressure in the adjustable tank 7 reaches the response value, a pneumatic signal appears at the output of the pneumatic relay 15, which enters the control chamber of the output pneumatic valve 25 and through the normally closed contact of the pneumatic element 16 into the control chamber of the pneumatic element 8. At the output of the device, a pressure appears, the value of which it is installed using the pneumatic throttle 24 and is fixed by a manometer 28. The process of active inspiration is ongoing.

Одновременно с началом вдоха происходит переключение пневмоэлемента 8, отключение пневмодросселя 11 от источника питания и соединение пневмодросселя 10 с атмосферой. Происходит уменьшение давления в емкости 7 до величины обратного срабатывания пневмореле 15, которое устанавливается в исходное положение, и на его выходе отсутствует пневматический сигнал. Происходит выключение выходного пневмоклапана 25 и переключение пневмоэлемента 8. Одновременно пневмодроссель 10 отключается от атмосферы, а пневмодроссель 11 подключается к источнику питания. На выходе аппарата давление отсутствует. Идет процесс пассивного выдоха и заполнения емкости 7 через пневмодроссель 11. При этом пневмоэлемент 9 не работает. Simultaneously with the start of inspiration, the pneumatic element 8 switches, the pneumatic throttle 11 is disconnected from the power source and the pneumatic throttle 10 is connected to the atmosphere. The pressure in the tank 7 decreases to the value of the reverse operation of the pneumatic relay 15, which is set to its original position, and there is no pneumatic signal at its output. The output pneumatic valve 25 is turned off and the pneumatic element 8 is switched over. Simultaneously, the pneumatic throttle 10 is disconnected from the atmosphere, and the pneumatic throttle 11 is connected to a power source. There is no pressure at the outlet of the apparatus. There is a process of passive exhalation and filling of the tank 7 through the pneumatic throttle 11. In this case, the pneumatic element 9 does not work.

Продолжительность активного вдоха и пассивного выдоха регулируется пневмодросселями 10 и 11, а частота вентиляции - емкостью 7. The duration of active inspiration and passive exhalation is regulated by pneumatic throttles 10 and 11, and the ventilation frequency - by a capacity of 7.

Для регулирования частоты вентиляции в широких пределах при сохранении небольших размеров и массы емкости 7 и для более эффективности управления ею весь диапазон частот вентиляции разделен на две части. Это реализовано в схеме с помощью двух элементов переключения емкости 7 с входящим в них пневмоэлементами 8, 9 и пневмодросселями 10 и 11, 12 и 13. To regulate the frequency of ventilation over a wide range while maintaining the small size and mass of the tank 7 and to more effectively control it, the entire range of ventilation frequencies is divided into two parts. This is implemented in the circuit using two switching elements of the capacitance 7 with the pneumatic elements 8, 9 included in them and the pneumatic throttles 10 and 11, 12 and 13.

Пневмоэлемент 9 включается с помощью пневмотумблера 18 и действует также как пневмоэлемент 8, аналогичным образом работает пнемодроссели 12, 13 и блок 3, только в этом случае задействованы пневмоклапан 19 и пневмодроссель 21. При этом при работе пневмоэлемента 9 пневмоэлемент 8 не работает. The pneumatic element 9 is turned on by means of a pneumatic toggle 18 and also acts as a pneumatic element 8, the pneumatic throttles 12, 13 and block 3 work in the same way, only in this case the pneumatic valve 19 and the pneumatic throttle are involved 21. In this case, when the pneumatic element 9 is used, the pneumatic element 8 does not work.

Пневмодроссель 21 и 22 устанавливают верхние пределы давления на выходе аппарата при максимально открытом пневмодросселе регулирования 24. The pneumatic throttle 21 and 22 set the upper pressure limits at the outlet of the apparatus with the maximum open pneumatic throttle control 24.

Соотношение длительности вдоха и выдоха определяется пневмодросселями 10, 11 и 12, 13 и не зависит от частоты циклов. The ratio of the duration of inspiration and expiration is determined by pneumatic throttles 10, 11 and 12, 13 and does not depend on the frequency of cycles.

Аппарат работает в циклическом режиме и на его выходе образуются периодические импульсы прямоугольной формы. Манометр 28, который фиксирует эти импульсы, также работает в цикличном режиме, что очень затрудняет измерение величины давления на выходе аппарата. Для того, чтобы манометр 28 не фиксировал импульсы, а только величину давления, а его цепь включены обратный клапан 29 и пневмоклапан 30, управляемый пневмокнопкой 31. Последнее необходимо для сброса давления из полости манометра 28 в атмосферу при уменьшении величины давления на выходе аппарата. The device operates in a cyclic mode and periodic pulses of a rectangular shape are formed at its output. The pressure gauge 28, which records these pulses, also works in a cyclic mode, which makes it very difficult to measure the pressure at the outlet of the apparatus. In order for the pressure gauge 28 to not detect pulses, but only the pressure value, and its circuit includes a non-return valve 29 and a pneumatic valve 30 controlled by a pneumatic button 31. The latter is necessary to relieve pressure from the cavity of the pressure gauge 28 into the atmosphere while decreasing the pressure value at the device outlet.

Для обеспечения режима аспирации включается пневмотумблер 27, который включает пневмоклапан 26. Газ со входа аппарата через пневмоклапан 26 поступает к штуцеру "режим аспирации". При таком соединении аспирации может проводится без прерывания вентиляции легких. To ensure the aspiration mode, the pneumatic tumbler 27 is turned on, which includes the pneumatic valve 26. Gas from the inlet of the device through the pneumatic valve 26 enters the nozzle "aspiration mode". With this combination, aspiration can be performed without interrupting ventilation.

Claims

An artificial respiration apparatus comprising a functional unit with a container included in it, a tank switching pneumatic element and a control air relay, a patient airway connecting unit, consisting of an output pressure control air regulator, the output of which is connected to an output pneumatic valve inlet, a control panel with an output to it pneumatic aspirator and pneumatic throttle for regulating the outlet pressure and aspiration system, characterized in that the apparatus is equipped with a gearbox installed at its inlet ohm, a unit for measuring the working pressure associated with the output pneumatic valve, the function block is equipped with additional pneumatic element for switching the capacitance and pneumatic element for regulating the frequency range, connecting the container with pneumatic elements for its switching and switched on according to the OR scheme, and the pneumatic control element redistributing the gas flow depending on the frequency range used and installed between the control pneumatic relay and pneumatic elements of capacity switching, the unit for connecting to the patient’s airways with It is connected with two pneumatic valves connected to the device inlet with safety pneumatic throttles at the outlet, connected via an OR valve to an output pressure regulating pneumatic throttle, the control panel is equipped with two frequency range selection pneumatic tumblers, connected to the gearbox output and connected to the main and additional capacitance switching pneumatic elements and connection unit pneumatic valves to the respiratory tract of the patient, an aspiration pneumatic valve connected to Odom apparatus and connected to pnevmotumbleru aspiration, and the capacity is adjustable.