аппарат для искусственной вентиляции легких

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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.

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 и - условные вероятности включения клапана раньше времени и запаздывания регистрации вдоха;

- - 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 ². 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.