Устройство принудительной вентиляции дыхательной системы с удалением избыточной влаги
DEVICE FOR FORCED VENTILATION OF RESPIRATORY SYSTEM WITH REMOVAL OF EXCESS MOISTURE

Настоящее изобретение относится к медицине, в частности, к устройствам принудительной вентиляции дыхательной системы с удалением избыточной влаги.
Известно техническое решение, представляющее собой устройство для содействия откашливанию [RU 2670655, С9, А61М 16/00, 24.10.2018], содержащее корпус, камеру, образованную в корпусе, мундштук, сообщающийся с камерой и выступающий из корпуса, а также электромагнитный клапанный узел для открытия или закрытия камеры с заданной частотой, при этом электромагнитный клапанный узел содержит плунжер, способный совершать возвратно-поступательное перемещение, узел катушки, расположенный вокруг плунжера, запорный клапан, расположенный на свободном конце плунжера, а также удерживающее звено для удерживания электромагнитного клапанного узла в закрытом положении, причем удерживающее звено для удерживания электромагнитного клапанного узла в закрытом положении представляет собой постоянный магнит, расположенный вокруг плунжера для создания удерживающей силы для удерживания запорного клапана в зацеплении с выходным отверстием для воздушного потока, или пружину для проталкивания запорного клапана в направлении выходного отверстия для воздушного потока, датчик для измерения давления в камере и генерирования управляющего сигнала, когда давление в камере достигает заданного уровня давления, а также управляющий блок для управления электромагнитным клапанным узлом на основе управляющего сигнала, полученного от датчика, при этом управляющий блок включает или выключает узел катушки с заданной частотой и управляет направлением тока, проходящего через узел катушки, на основе управляющего сигнала, полученного от датчика.
Недостатком этого устройства является относительно низкая эффективность принудительной вентиляции дыхательной системы с удалением избыточной влаги.
Наиболее близким предложенному по технической сущности и получаемому результату является устройство [RU 2543542, С2, А61М 16/00, 10.03.2015], содержащее блок управления, в состав которого входит первый определительный блок для определения, закончен ли вдох легочной системой, чтобы управлять клапаном, который подлежит закрытию для изоляции легочной системы от внешней среды, второй определительный блок для определения, является ли внутреннее давление воздуха в легочной системе выше, чем предварительно заданный порог давления, и блок обнаружения для обнаружения начала осциллирующего выдыхаемого воздушного потока, чтобы управлять клапаном, который подлежит открыванию для начала кашля.
Особенностью устройства служит то, что первый определительный блок выполнен с возможностью определения, закончен ли вдох легочной системой, когда скорость вдыхаемого воздушного потока в легочной системе оказывается ниже, чем предварительно заданный порог скорости.
Кроме того, устройство дополнительно содержит осцилляционный блок для обеспечения осциллирующего давления для возбуждения осцилляции легочной системы, чтобы вызывать периодический осциллирующий воздушный поток в легочной системе.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая эффективность принудительной вентиляции дыхательной системы с удалением избыточной влаги. Это вызвано, в частности, тем, что процесс вдоха-выдоха у каждого пациента чрезвычайно индивидуален и по временным параметрам (длительности вдоха и выхода), и по показателям объемов воздуха при вдохе и выдохе. Однако в известном устройстве не учитывается этот фактор, что не позволяет определить и использовать наиболее эффективные параметры для проведения процедур лечения дыхательной системы принудительной вентиляцией с удалением избыточной влаги.
Задача, которая решается в изобретении, направлена на создание автоматизированного устройства принудительной вентиляции дыхательной системы с удалением избыточной влаги на основе расширенного арсенала технических средств, используемого для лечения дыхательной системы.
Требуемый технический результат заключается в расширении арсенала технических средств, обеспечивающего повышение эффективности принудительной вентиляции дыхательной системы с удалением избыточной влаги.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается при контроле уровня сатурации кислорода в крови пациента во время лечебной процедуры устройством, содержащим воздушную турбину, соединенную через блок клапанов с атмосферным входом-выходом устройства, патрубком с выпусками для подключения датчиков измерения давления и потока воздуха, соединенным через воздушный антибактериальный фильтр с дыхательным контуром с носоротовой маской пациента, блок управления для обработки параметров самостоятельного дыхания пациента на диагностическом этапе лечебной процедуры и расчета параметров алгоритма принудительного этапа вентиляции дыхательной системы, который реализуется изменяющимися во времени настройками блока клапанов и настройками блока управления турбиной.
Кроме того, требуемый технический результат достигается за счет того, что устройство снабжено монитором, соединенным с соответствующим выходом блока управления для обработки параметров самостоятельного дыхания пациента на диагностическом этапе лечебной процедуры и расчета параметров алгоритма принудительного этапа вентиляции дыхательной системы, и предназначенным для визуализации текущих значения сатурации кислорода в крови пациента и параметров дыхательной системы (время вдоха, время паузы, время выдоха, объем воздуха на вдохе, объем воздуха на выдохе, значения положительного и отрицательного давления в контуре устройства).
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что устройство снабжено модулем записи информации о параметрах лечебной процедуры на CD-носитель, вход которого соединен с соответствующим выходом блока управления для обработки параметров самостоятельного дыхания пациента на диагностическом этапе лечебной процедуры и расчета параметров алгоритма принудительного этапа вентиляции дыхательной системы.
На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства принудительной вентиляции дыхательной системы с удалением избыточной влаги, на которой:
1 - датчик пульсоксиметра для регистрации содержания кислорода в крови пациента, используемый до, во время и после лечебной процедуры;
2 - дыхательный контур с носоротовой маской;
3 - воздушный антибактериальный фильтр;
4 - патрубок с выпусками для подключения датчиков измерения;
5 - датчик измерения давления в дыхательном контуре для регистрации на диагностическом этапе лечебной процедуры продолжительности вдоха, продолжительности паузы и продолжительности выдоха;
6 - датчик измерения потока воздуха в дыхательном контуре для регистрации на диагностическом и принудительном этапах лечебной процедуры дыхательного объема на вдохе и дыхательного объема на выдохе;
7 - блок управления для обработки параметров самостоятельного дыхания пациента на диагностическом этапе лечебной процедуры и расчета параметров алгоритма принудительного этапа вентиляции дыхательной системы;
8 - воздушная турбина, предназначенная для создания давления в дыхательном контуре;
9 - блок управления воздушной турбиной, предназначенный для изменения давления в диапазоне от 0 до 70 hPa;
10 - блок клапанов, предназначенный для подачи в дыхательный контур положительного, отрицательного или атмосферного давления;
11 - датчик давления в дыхательном контуре, предназначенный для управления настройками аппарата в течение принудительного этапа лечебной процедуры (диапазон измерения «+»/«-» 100 hPa);
12 - монитор для отображения текущих значений параметров (время вдоха, время паузы, время выдоха, объем вдоха, объем выдоха, давление в дыхательном контуре, диаграммы изменения содержания кислорода в крови во время лечебной процедуры);
13 - блок записи информации о параметрах лечебной процедуры на CD-носитель.
Устройство принудительной вентиляции дыхательной системы с удалением избыточной влаги содержит воздушную турбину 8, соединенную через блок клапанов 10 с патрубком 4 для подключения датчиков измерения, соединенным через воздушный антибактериальный фильтр 3 с дыхательным контуром 2 для подключения к носоротовой маске пациента.
Устройство содержит также блок управления 7 для обработки параметров самостоятельного дыхания пациента на диагностическом этапе лечебной процедуры и расчета параметров алгоритма принудительного этапа вентиляции дыхательной системы, соединенный с блоком клапанов 10 для создания в дыхательном контуре положительного, отрицательного или атмосферного давления и блоком 9 управления турбиной для изменения уровня давления в дыхательном контуре в диапазоне 0-70 hPa.
Помимо указанного выше, устройство содержит монитор 12, соединенный с соответствующим выходом блока управления 7 для выбора режима работы устройства, а также визуализации параметров дыхания пациента и уровня сатурации кислорода в крови пациента во время лечебной процедуры, регистрируемого датчиком 1.
Кроме того, устройство содержит соединенные с выпусками патрубка 4 датчик 5 измерения давления в дыхательном контуре для регистрации на диагностическом этапе лечебной процедуры продолжительности вдоха, продолжительности паузы и продолжительности выдоха пациента, датчик 6 измерения потока воздуха в дыхательном контуре для регистрации на диагностическом и принудительном этапах лечебной процедуры дыхательного объема на вдохе и дыхательного объема на выдохе и датчик 11 измерения давления в дыхательном контуре для управления настройками на принудительном этапе лечебной процедуры. Выходы датчиков соединены с соответствующими входами блока управления 7.
Устройство содержит также блок 13 записи информации о параметрах лечебной процедуры на CD-носитель, вход которого соединен с соответствующим выходом блока управления 7.
Предлагаемое устройство принудительной вентиляции дыхательной системы с удалением избыточной влаги используется следующим образом:
За 10 минут до проведения лечебной процедуры по принудительной вентиляции дыхательной системы и удалению избыточной влаги осуществляют предварительный этап регистрации содержания кислорода в крови пациента.
Затем к лицу пациента прикладывают носоротовую маску (далее по тексту «маску») и регистрируют индивидуальные параметры самостоятельного дыхания пациента в течение десяти циклов дыхания «вдох/пауза/выдох». На каждом цикле регистрируют: Ti - время вдоха, Тр - время паузы между вдохом и выдохом, Те -время выдоха, Vi - объем воздуха при вдохе, Ve - объем воздуха при выдохе.
После проведения десяти циклов самостоятельного дыхания следующие циклы дыхания пациента проводятся принудительно на основании средних значений указанных параметров дыхания пациента: Ticp - время вдоха, Трср -время паузы между вдохом и выдохом, Теср - время выдоха, Vicp - объем воздуха при вдохе, Vecp - объем воздуха при выдохе. Эти усредненные значения параметров используются при дальнейшем проведении лечебной процедуры.
В режиме «1» интенсивности лечебной процедуры стартовое значение положительного давления Ip во вдыхаемом воздушном потоке на длительность вдоха устанавливают равным Ip=10 hPa и стартовое значение отрицательного давления Ер в выдыхаемом воздушном потоке на длительность выдоха устанавливают равным Ер=15 hPa. Начиная со второго цикла дыхания, значения параметров Ip и Ер повышают в каждом последующем цикле на 5 hPa до уровня, когда текущее значение объема принудительного выдоха достигнет четырехкратного значения Vecp при самостоятельном дыхании пациента.
В режиме «2» интенсивности лечебной процедуры стартовое значение положительного давления Ip во вдыхаемом воздушном потоке на длительность вдоха устанавливают равным Ip=15 hPa и стартовое значение отрицательного давления Ер в выдыхаемом воздушном потоке на длительность выдоха устанавливают равным Ер=25 hPa. Начиная со второго цикла дыхания, значения параметров Ip и Ер повышают в каждом последующем цикле на 10 hPa до уровня, когда текущее значение объема принудительного выдоха достигнет восьмикратного значения Vecp при самостоятельном дыхании пациента.
Лечебную процедуру автоматически завершают после 4-х циклов дыхания пациента на максимальных расчетных значениях давлений Ip и Ер.
При существенном дискомфорте пациента лечебную процедуру завершают досрочно и снимают маску. Для предотвращения дискомфорта в ощущениях пациента лечебную процедуру автоматически завершают также при превышении содержания кислорода в крови пациента выше 98%.
При проведении лечебной процедуры не допускают превышения значения параметра Ер более 70 hPa.
После завершения процедуры лечения в течение не менее 10 минут продолжают замер содержания кислорода в крови пациента. Уровень отклонения содержания кислорода в крови пациента от физиологической нормы «до» и «после» лечебной процедуры является критерием ее эффективности.
Общее число процедур лечения пациента включает 5-10 процедур с перерывом между ними не менее трех минут. Каждая следующая процедура на этапе диагностики параметров дыхания учитывает изменения в параметрах дыхания пациента после предыдущей лечебной процедуры.
На фиг. 2 представлена диаграмма уровня сатурации в крови пациента продолжительностью 40 минут во время сеанса из 5-ти лечебных процедур. Фрагменты повышения уровня сатурации совпадают с началом принудительной вентиляции дыхательной системы, и после каждой процедуры уровень сатурации при самостоятельном дыхании повышается на 1-3% от исходного уровня.
Лечебные процедуры рекомендуется проводить до и после сна пациента и по мере возникновения у пациента дискомфорта от скопления влаги в дыхательной системе.
Преимуществами предложенного устройства является возможность адаптации к параметрам дыхания пациента, которые определяются в начале каждой процедуры и коррекция параметров лечебной процедуры по текущему состоянию дыхательной системы пациента. По мере восстановления параметров дыхания у пациента автоматически увеличивается и интенсивность лечебной процедуры.
Таким образом, в предложенном устройстве достигается требуемый технический результат, заключающийся в расширении арсенала технических средств, обеспечивающего повышение эффективности принудительной вентиляции дыхательной системы с удалением избыточной влаги.