Разработка процессорного модуля аппарата искусственной вентиляции лёгких

Постепенно расширяется использование ге-нератора вдоха, выполняемого в виде меха, цилиндра с поршнем и т. п., приводимых в движе-ние специальным электроприводом, который позволяет гибко управлять всеми характеристиками движения подвижного элемента, а следовательно,
потока газа и вентиляции. Режимы, использую-щие в линии выдоха динамически создаваемое постоянное давление, реализовать сложно. Достоин-ством является возможность обойтись как без
внешнего пневмопитания, так и без встроенного компрессора. Снижение размеров и массы такихаппаратов сочетается с тем, что потребляемая в данный момент мощность определяется режимом вентиляции и максимальная нагрузка на привод нужна очень редко. Такое устройство встречается
пока только в аппаратах средней сложности, пред-назначенных для взрослых, например в аппарате фирмы "Kontron", в модели "Веаг-33".

4. Описанные выше схемы ориентированы на подачу определенного потока или объема газа, а создающееся при этом в дыхательном контуре давление вторично. Известна, однако, схема, пер-вично ориентированная на создание заданного давления. Ее основу составляет емкость с регули-руемой эластичностью, в которую газовая смесь подается постоянно, а отбирается только во время вдоха. Принципиальное преимущество -- возмож-ность накопления газа, из-за чего мгновенное значение подачи газа всегда равно минутной вен-тиляции, но не превышает ее, как в других схемах. Пример реализации -- аппараты семейства " Servoventilator - 900 фирмы "Siemens".

Во всех современных аппаратах, кроме про-стейших моделей для скорой помощи и аппаратов для ИВЛ вручную, применение микропроцессоров стало стандартным приемом даже для моделей с пневматическим приводом. Пневматические уст-ройства для управления аппаратами практически вышли из употребления. Преимущества микро-процессорного управления по гибкости, разнооб-разной обработке и визуализации информации весьма велики. Однако прослеживается тенденция придания аппаратуре возможностей, которые лег-ко реализуются программными методами, но чет-кие показания к их применению либо очень узки, либо еще не определены.

Известно, что важные характеристики аппарата ИВЛ -- стабильность установленных режимов и легкость настройки на них -- во многом опреде-ляются примененным принципом переключения с вдоха на выдох. Поскольку микропроцессорная техника легко обеспечивает дозирование вре-менных характеристик, наибольшее распростра-нение получило переключение по времени. Вме-сте с тем для реализации многих режимов работы этот первичный механизм дополняется переклю-чением аппарата на выдох по достижению задан-ного давления в дыхательном контуре и изредка -- вследствие подачи заданного объема. Другим ас-пектом микропроцессорного управления стало широкое применение, для стабилизации ряда ха-рактеристик внутренних обратных связей. Приме-ром может служить реализованное в моделях "Спирон-201" и "Спирон-Вита-402" автоматиче-ское поддержание заданной вентиляции при из-менении оператором относительной длительности вдоха или величины задержки на вдохе.

Одновременно микропроцессорная техника по-зволяет так сильно оснастить аппарат устройства-ми для мониторного контроля и измерения пока-зателей вентиляции и состояния пациента, на-столько изощренно обрабатывать и представлять соответствующую информацию, что становится трудным обеспечить безопасность пациента без таких устройств и, более того, грамотно использо-вать возможности аппарата ИВЛ. Справедливо ут-верждать, что важнейшая тенденция развития ап-паратов ИВЛ -- превращение многофункциональ-ных аппаратов ИВЛ в своеобразные информаци-онно-управляющие центры.

Прообразом подобного симбиоза можно счи-тать аппарат ИВЛ "Evita-4" германской фирмы "Drager", в котором на большой цветной экран выводятся значения задаваемых и измеряемых по-казателей вентиляции, несколько функциональ-ных кривых, задаваемые границы сигнализации, данные о пациенте и о техническом обслужива-нии и др. Даже управление большинством характеристик осуществляется изображенными на эк-ране "виртуальными" органами управления. Нуж-но все же отметить, что и стоимость этого аппара-та не менее впечатляющая.

На основании приведенных сведений можно сформулировать следующие перспективы разви-тия отечественной аппаратуры.

Перспективы развития аппаратов ИВЛ

Будут продолжать расширяться функцио-нальные возможности аппаратов наиболее высо-кого класса. К режимам управляемой (во всех ее разновидностях), вспомогательной и периодиче-ской вентиляции и самостоятельного дыхания с постоянно положительным уровнем давления бу-дут добавлены те новые режимы, показания к применению и реализация которых уже установ-лены и которые не требуют значительного техни-ческого усложнения, а именно, поддержки давле-ния и вентиляции с двумя фазами положительно-го давления.

Будут продолжаться обеспечиваться работа аппаратов без подачи извне сжатого воздуха и ис-пользование сжатого кислорода только для оксигенации вдыхаемого воздуха. Для аппаратов наи-более высокого класса будет преимущественно ис-пользоваться более гибкая схема с управляемыми
клапанами в линиях вдоха и выдоха. В ней найдут применение электромагнитные устройства, позво-ляющие управлять не только временными харак-теристиками, но и расходом газа.

В более простых аппаратах, видимо, будет пре-имущественно применяться схема с управляемым электродвигателем и мехом, а также схема с нако-пительной емкостью. В этих моделях перспектив-но применение встроенного аккумулятора для обеспечения 20--30 мин работы аппарата после нарушения электропитания.

По-прежнему будет применяться микропроцессорное управление с использованием совре-менной элементной базы и обеспечиваться разборность дыхательного контура. Еще большее
внимание будет уделено упрощению управления аппаратами, в том числе путем использования ав-томатической стабилизации заданных оператором характеристик.

Особенно быстро будет развиваться оснаще-ние аппаратов встроенными и придаваемыми мо-ниторами с измерением показателей давления и объемных характеристик ИВЛ и с сигнализацией о выходе основных характеристик вентиляции из заданного диапазона. В аппаратах высокого клас-са, по-видимому, станет обязательным вывод информации, в том числе функциональных кривых на экран.

2.3. Аппараты искусственной вентиляции легких

Фирма DRAGER является признанным мировым лидером в про-изводстве аппаратов ИВЛ , историю создания которых ведет с 1907г., когда Генрих Драгер изобрел дыхательный прибор для первой помощи и возвращения людей к жизни .Дыхание сегодня обеспечивается при-менением управляемой компьютером техники , что позволяет создать не-обходимые требования безопасности . Далее будут рассмотрены некото-рые аппараты выпускаемые этой фирмой : ЕV 801 , EDAM 2 .

Аппарат EV 801 . Предназначен для длительной по времени вен-тиляции легких для домашнего, транспортного и клинического приме-нения .

EV 801 - это управляемый по времени дыхательный прибор . Экс-плуатируется без медицинского сжатого воздуха . Питается от электри-ческой сети , от внешнего постоянного напряжения ( батареи 12В или 24В).

Независимость от сжатого воздуха обеспечивается за счет встро-енного насоса.

Переключение питания с одного источника на другой , например , при пропадании напряжения сети, происходит само собой без прекра-щения обслуживания пациента .

Весо-габаритные характеристики , возможность использования автономного источника питания , простота обслуживания , возмож-ность применения как для кратковременной , так и для длительной вентиляции легких , позволяют решать дыхательную проблему прак-тически в любых условиях : в машине скорой помощи, в реанимаци-онном отделении, в жилом помещении, в инвалидной коляске , в ав-томобиле .

Параметры дыхания, необходимые для пациента, задаются с панели управления EV 801 . Микропроцессор управляет дыханием и контролирует его в соответствии с режимом , установленным врачом .

Встроенный насос всасывает воздух из окружающего простран-ства через фильтр, который очищает воздух от частиц пыли. Затем сжатый поршнем воздух через систему шлангов подается к пациенту.

Когда пациенту подведен соответствующий объем, например, достигнуто заданное значение давления , вдох сразу же прекращается . Поршень останавливается и открывается клапан выдоха , через кото-рый пациент выдыхает . Одновременно насос всасывает через фильтр воздух для следующего цикла .

EV 801 имеет следующие режимы работы : СМV , SIMV , РЕЕР .

Прибор обладает следующим встроенным мониторингом :

давление в дыхательных путях;

апное ( остановки дыхания ) ;

недопустимых установках параметров;

электропитания ;

функционирования прибора.

EV 801 может комплектоваться увлажнителем .

Оптический акустический сигнал тревоги сигнализирует о неот-ложном сообщении. Таким образом , пользователю автоматически сообщается, на что он должен отреагировать. Своевременное правильное реагирование обеспечивается тем , что светодиоды индицируют причи-ну сообщения. Пользование прибором при этом облегчается и умень-шается вероятность ошибок в обслуживании прибора.

Технические данные :

Частота дыхания , 1/мин от 1 до 38

Объем дыхания , л от 0,1 до 2,2 л

Тревога оптическая и

акустическая
Питание 100-240В 50Гц или

11,6 - 3ОВ

Потребляемая мощность 110Вт

Габариты 380x245x370 мм

Вес 16,5 кг

Аппарат ЕDАМ 2 . Предназначен для длительной искусственной вентиляции легких пациентов с недостаточным самостоятельным дыха-нием в условиях клинического применения .

Имеет собственный источник дыхательной смеси в виде встроен-ного компрессора с приводом от серводвигателя .

ЕDАМ 2 выполняет следующие режимы ИВЛ : СМV , SIMV, ВiF, СРАР. Все указанные режимы можно применять в сочетании с РЕЕР.

Аппарат имеет внутренний источник электрической энергии в ви-де встроенных аккумуляторов , которые позволяют работать в течении 7 часов в случае отключения электрической сети . Причем , аппарат переключается на внутренний источник автоматически без прерывания вентиляции .

С точки зрения обеспечения безопасности пациента аппарат имеет довольно широкую шкалу тревожной сигнализации :

при падении минутной вентиляции ниже нижнего предела;
при падении напряжения аккумуляторов ниже 12,5 В;
при отсутствии самостоятельного дыхания в режимах SIMV и BiF.
Необходимой составной частью аппарата является паровой увлаж-
нитель ZCH2 с микропроцессорным управлением.
Технические данные :
Дыхательный объем , л (0,4-0,5-0,6-0,7-0,7-0,8-0,9-1,0- 1,1

1,2-1,3-1,5-1,8)

Частота вентиляции , 1/мин (8-10-12-13-13-15-16-17-18-20-22-24)

Соотношение Тi/Те (1:1.5-1:2-1:2.5-1:3-1:4)

Питание 220В 50Гц

Потребляемая мощность , В А 150

Масса, кг 120

Габариты, мм 720x660x1270

Аппарат Chirolog 1 SIMV. Предназначен для длительной непрерывной вентиляции в условиях клинического использования .

Аппарат может работать в следующих режимах : СМV, IМУ,SIMV, СРАР.

Chirolog 1 SIMV является простым аппаратом , но при до-полнении увлажнителем и основным монитором давлений может удов-летворять основным требованиям обеспечения ИВЛ .

Технические данные :

Тi (время вдоха ) 0,5-5с

Те (время выдоха) 0,5-15с

Частота вентиляции , 1/мин 0,63-60

Габаритные размеры , мм 670x670x120

Масса , кг 36

Фирма SIEMNS известна широко распространенными сервовенти-ляторами , которые применяются в профессиональных клиниках . Ниже будут рассмотрены аппараты 900Е , 710 .

Сервовентилятор 900С - высокоразвитая электронная дыхательная система для клинического применения .

Центр сервовентилятора 900С - специфическая система сервоуправ-ления . Измерительный датчик в цепи пациента дает информацию на ав-томатически регулируемый вентиль . При фиксации малейшего отклоне-ния от установленных значений , подается сигнал на сервоуправление вентиля и отклонение компенсируется .

Давление и поток непрерывно измеряются , сравниваются и регу-лируются более 100 раз в секунду . Управляющая сервосистема с об-ратной связью обеспечивает пациенту с высокой точностью назначен-ную врачом вентиляцию .

Сервовентилятор имеет следующие режимы дыхания : контроль объема , контроль давления , поддержка давления , SIMV , СРАР , ручная вентиляция .

Сервовентилятор 900С имеет внешний аналоговый и цифровой выход, через который возможен контроль жизненных параметров .

Вентилятор 710 - современный вентилятор для всех категорий па-циентов . Это компактный прибор , который имеет режимы ручной и автоматической вентиляции, имеет встроенную систему контроля ми-нутного объема, объема одного дыхательного цикла, дыхательного дав-ления , а также концентрации O2 .

На вентиляторе можно устанавливать границы тревог по минутно-му объему , дыхательному давлению и концентрации кислорода .

При пропадании напряжения питания прибор автоматически пере-ходит на питание от встроенной батареи. Важнейшим преимуществом вентилятора является возможность сопровождения транспортируемого пациента.

6-60

25,33 или 50% дых.цикла

0-40

59x28x16

100,120,220 и 240В

50/60Гц

аккумулятор 12В

30 Вт

10кг

Технические данные :

Частота дыхания , 1/мин

Длительность вдоха

Минутный дыхательный объем, л/мин

Габариты, см

Сетевое напряжение

Резервная батарея

Потребляемая мощность

Вес 10кг.

Фирма Puritan BENNET представлена двумя аппаратами : 7200 и КОМПАНЬЕН 2801.

Микропроцессорный аппарат серии 7200 - это современная высоко-точная пневматическая система.

Основные конструктивные особенности аппарата :

принципиально новая пневматическая система;

микропроцессорный контроль и управление пневматической и мо-ниторной системами;

постоянное автоматическое самотестирование критических элек-тронных и пневматических компонентов в процессе работы;

автоматическое распознание остановки дыхания больного с вклю-чением экстренного режима " Вентиляция апноэ ".

Информация о давлениях и потоках с трех датчиков давления и трех датчиков потока поступает для анализа в систему микропроцес-сорного контроля с частотой 50Гц.

Аппарат постоянно следит за спонтанной дыхательной активно-стью больного. Если она прекращается, аппарат диагностирует состоя-ние апноэ и начинает принудительную "Вентиляцию апноэ ", инфор-мируя оператора случившемся активацией аудиовизуальной тревоги. Параметры "Вентиляции апноэ" задаются оператором перед помещением каждого больного на вентиляцию.

Аппарат предоставляет следующие дополнительные возможности:

интерфейс связи с компьютером;

мониторирование механики дыхания

графическое отображение динамики основных параметров вентиля-ции.

Аппарат КОМПАНЬЕН 2801 представляет собой портативный ап-парат с электрическим приводом и микропроцессорным контролем функционирования.

КОМПАНЬЕН 2801 содержит микропроцессор, осуществляющий мониторирование и контроль функции вентилятора.

Вентилятор способен работать от трех типов источников электро--
питания - переменного сетевого тока, внутренних или внешних батарей .
Внутренние батареи повышают безопасность вентилируемого больного
при авариях в системе сетевого электропитания , а также предназначе--
ны для кратковременного энергоснабжения вентилятора в транспортных
и полевых условиях на срок до 1 часа. г

Задаваемыми параметрами являются частота дыхания, дыхатель-ный объем, чувствительность триггера для запуска вспомогательного дыхания и предел давления.

Задаваемые пределы тревог позволяют контролировать нарушения сетевого электропитания, низкую мощность батарей,высокое давление , низкое давление апноэ .

Аппараты типа РО-6 предназначены для длительной искусственной вентиляции легких в отделениях респираторных, реанимации и интенсивной терапии. Модель РО-6Н в основном используется во время наркоза. Аппара-ты имеют привод от электросети и рассчитаны для ИВЛ у взрослых пациен-тов. Подача кислорода и других газов на установленный режим вентиляции не влияет и при необходимости автоматически дополняется воздухом.

Аппараты имеют нереверсивный и реверсивный дыхательные контуры, управляемую и вспомогательную вентиляцию (последняя отсутствует в мо-дели РО-6-03), ИВЛ вручную, самостоятельное дыхание через аппарат. В состав аппаратов входят блок подачи кислорода или наркозный блок (РО-6Н), пневматический отсасыватель (кроме РО-6-03), увлажнитель. Преду-смотрена возможность периодического раздувания легких - вручную и (кроме РО-6-03) автоматически.

В аппаратах независимо друг от друга и по калиброванным шкалам ус-танавливают дыхательный объем (до 1,2 л при активном вдохе и до 2,5 л при пассивном), минутную вентиляцию до 25 л/мин при активном вдохе и до 50 л/мин при пассивном), отношение длительности вдоха и выдоха, кроме РО-6-03, где оно фиксировано на значении 1:2. Дезинфекцию внутренней части дыхательного контура осуществляют без разборки - парами формаль-дегида и другими «холодными» методами.

Модели РО-6Н и РО-6Р отличаются только тем, что в последнем вме-сто наркозного блока типа «Полинаркон-2П» устанавливается блок подачи

кислорода . РО-6-03 является упрощенной модификацией РО-6Р и отлича-ется от него отсутствием блоков вспомогательной ИВЛ и периодического раздувания легких , а также имеет только одно значение отношения продол-жительности вдоха и выдоха.

Модель РО-6Р-04 приспособлена для наиболее широких возможностей выбора режимов работы, включая управляемую, вспомогательную и перио-дическую ИВЛ, самостоятельное дыхание через аппарат под положитель-ным давлением и др. Предусмотрен встроенный сигнализатор нарушений нормальной работы.

Модель РО-6Н-05 представляет собой комбинацию простейшей моде-ли РО-6-03 с наркозным блоком. Модель РО-6Р-06 заменит РО-6-03 и бу-дет отличаться отсутствием активного выдоха. В обеих моделях встроенный увлажнитель заменяется эффективным увлажнителем УДС-Ш. В комплект новых моделей будет включен клапан повышения давления конца выдоха .

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7