УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ КОНТРОЛЯ ВОЗДУХОВОДНОГО УСТРОЙСТВА, ТАКОГО КАК ЭНДОТРАХЕАЛЬНАЯ ТРУБКА
DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING AIR DUCT, SUCH AS ENDOTRACHEAL TUBE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к осуществлению контроля (мониторинга) воздуховодного устройства, такого как эндотрахеальная трубка или другое фарингеальное/ларингеальное устройство, обеспечивающее для пациента (человека или животного) проходимость дыхательных путей.
Уровень техники
Эндотрахеальную трубку или другое подобное воздуховодное устройство применяют, чтобы обеспечить проходимость дыхательных путей в теле пациента, например, для принудительной вентиляции во время операции. В типичном случае устройство содержит надувную манжету, которую надувают после установки ее в нужном положении в дыхательных путях пациента. В надутом состоянии манжета образует уплотнение между воздуховодным устройством и тканями, прилегающими к воздуховоду, и это уплотнение удерживает устройство в указанном положении и предотвращает проникновение инфицированных ротоглоточных выделений в легкие пациента.
В патентном документе WO-A-99/33508 описан аппарат, который содержит систему контроля, в узких пределах допусков отслеживающую уровень давления в манжете воздуховодного устройства в виде ларингеальной маски и поддерживающую в надутой манжете заданное давление. Конкретно, аппарат периодически измеряет давление внутри замкнутой системы, содержащей надутую манжету, и сопоставляет полученные данные с заданным давлением, определяя величину отклонения и его знак. Далее, аппарат управляет давлением в указанной замкнутой системе, понижая это отклонение до нуля. Содержание WO-A-99/33508 включено в данное описание путем ссылки на него.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение направлено на усовершенствование известного аппарата по WO-A-99/33508.
Согласно своему первому аспекту изобретение предлагает способ мониторинга давления надувного уплотнения воздуховодного устройства. Способ включает следующие шаги (операции): периодически принимают значение давления, характеризующего давление в надувном уплотнении, сопоставляют принятое значение давления с желательном значением и, если разность между принятым значением давления и желательным значением превышает заданный допуск, изменяют давление в надуваемом уплотнении, чтобы уменьшить указанную разность. Способ характеризуется тем, что шаг изменения давления осуществляют со скоростью, зависящей от разности между принятым и желательным значениями давления.
Типичное для уровня техники решение сводится к быстрому отклику, корректирующему отклонения давления от заданной точки (заданного значения). Однако в результате внутригрудного и внутритрахеального давлений, воздействующих со стороны дыхательных путей пациента во время дыхательного цикла, в надувном уплотнении происходят циклические изменения давления. При определенных обстоятельствах реакция, мгновенно корректирующая отклонения давления, вызванные нормальными циклическими изменениями, может уменьшить давление в манжете ниже минимального уровня, требуемого для формирования уплотнения в дыхательных путях. Это может привести к утечке выделений в обход уплотнения в легкие пациента и к увеличению риска смещения воздуховодного устройства.
С учетом этих обстоятельств, настоящее изобретение сводит указанную проблему к минимуму посредством управления скоростью изменения давления в ответ на детектированное отклонение, т.е. на изменение давления относительно желательного уровня. Таким образом, вместо мгновенного изменения для корректировки отклонения давление регулируют со скоростью, зависящей от отклонения измеренного значения давления от желательного значения. Предусмотрена возможность дополнительно ограничить указанную скорость пороговым значением. За счет контроля скорости регулирования давления увеличивается задержка в корректировке отклонения от желательного значения. В типичном случае скорость регулирования обеспечивает задержку на период, соответствующий нормальному времени вдоха или выдоха (которое соответствует максимальному отклонению давления, связанному с дыхательным циклом) или превышающий это время.
В одном из вариантов осуществления изобретения скорость изменения давления зависит от возведенной в квадрат разности между измеренным и желательным значениями давления.
Например, в варианте, в котором для изменения объема и, соответственно, давления в системе с замкнутым объемом используют поршень, его перемещают со скоростью N, определяемой следующим уравнением:
<mrow><mi>N</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>P</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><mi>S</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup><mo>*</mo><mi>S</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>R</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac></mrow>
,
1
где P - измеренное значение давления,
S - предварительно выбранное (желательное) значение давления,
* - операция перемножения,
R - корректировочный коэффициент.
В одном из вариантов осуществления изобретения скорость N представляет собой скорость, которая соответствует количеству шагов поршня в секунду, осуществляемых посредством шагового двигателя, перемещающего поршень.
Скорость N можно соотнести с заданной максимальной пороговой скоростью. Так, если вычисленная скорость N превышает пороговую скорость, поршень регулируют таким образом, чтобы он перемещался с пороговой скоростью.
В типичном случае, если измеренное значение давления больше заданного/желательного значения, двигатель, чтобы понизить давление, возвращает поршень обратно со скоростью N. Если же измеренное значение меньше желательного, двигатель, для повышения давления, перемещает поршень со скоростью N вперед.
В одном из вариантов осуществления изобретения измеренное значение давления принимают периодически, через интервалы времени, составляющие, например, 0,1-2,5 с, пересчитывая и регулируя при этом скорость изменения объема и, таким образом, давления. В одном варианте скорость пересчитывают каждые 0,5 с.
Согласно своему второму аспекту изобретение предлагает способ обнаружения изменения положения воздуховодного устройства, снабженного надувным уплотнением. Способ включает следующие шаги: сопоставляют принятое значение давления, характеризующее давление в надувном уплотнении, с заданным значением давления, чтобы определить разность указанных значений, и, если разность больше, чем заданная величина для заданного периода времени, выводят сообщение об обнаружении изменения положения воздуховодного устройства.
Во время медицинских, например хирургических, процедур положение воздуховодного устройства, такого как эндотрахеальная трубка, может измениться, причем это изменение может носить скрытый характер (т.е. характер, не обнаруживаемый лицами, следящими за состоянием пациента). Такие изменения могут привести к экстубации, в результате которой манжета эндотрахеальной трубки непреднамеренно попадет в гортань пациента или в верхние дыхательные пути. Однако, поскольку обычно по сравнению с трахеей гортань имеет существенно увеличенный объем, можно детектировать такую скрытую экстубацию в соответствии с настоящим изобретением, посредством мониторинга изменения давления (в частности его существенного падения).
В одном из вариантов осуществления изобретения заданное значение давления представляет собой ранее измеренное значение давления, лежащее в границах заданных допусков на предварительно выбранное желательное значение давления. В другом варианте заданное значение давления представляет собой предварительно выбранное желательное значение давления.
В одном из вариантов осуществления изобретения заданная величина составляет часть от заданного значения давления. В одном из вариантов она составляет 20% от указанного значения, т.е. изменение положения обнаруживают, если принятое значение давления составляет менее 80% от заданного значения давления для заданного периода времени.
Обычно указанный период времени выбирают в интервале 15 с - 2 мин, например, в одном из вариантов он равен 60 с.
В одном из вариантов осуществления изобретения способ включает следующие шаги: принимают первое значение давления, характеризующее давление в надувном уплотнении и лежащее в границах заданных допусков на предварительно выбранное желательное значение давления, после этого периодически, через заданные интервалы времени, принимают очередные значения давления, сопоставляя каждое принятое значение давления с заданным значением давления, чтобы определить разность между ними. В том случае, когда указанная разность превышает заданную величину, включают таймер, настроенный на заданный период времени. Если, в дополнение к этому, периодически принимаемые значения давления не попадут в границы заданных допусков на предварительно выбранное желательное значение давления до того, как таймер отключится, выводят сообщение об обнаруженном изменении положения воздуховодного устройства.
Должно быть понятно, что в других вариантах осуществления нет необходимости вычислять разность между принятым и заданным значениями давления. В частности, принятое значение давления можно сопоставить с минимальным значением, соответствующим заданной части (например 80%) указанного значения, и, если принятая величина меньше этого минимального значения, включают таймер.
Согласно своему третьему аспекту изобретение предлагает способ обнаружения утечки текучей среды из надувного воздуховодного устройства. Способ включает следующие шаги: принимают значение давления в надувном воздуховодном устройстве и вычисляют статистическое среднее значение давления, рассчитанное с использованием принятого значения давления и заданного количества ранее принятых значений давления. Если статистическое среднее значение превышает пороговое значение среднего, выводят сообщение об утечке текучей среды из воздуховодного устройства.
В одном из вариантов осуществления изобретения значения, вычисленные с использованием принятого и ранее принятых значений давления, характеризуют скорость изменения объема или давления текучей среды в надувном воздуховодном устройстве. Предпочтительно, чтобы эта скорость соответствовала изменению, увеличивающему давление в указанном устройстве.
Утечка текучей среды, используемой для надувания воздуховодного устройства и герметизации его уплотнения, может отрицательным образом воздействовать на правильное функционирование данного устройства. Поэтому такие утечки необходимо отслеживать и детектировать, создавая там, где это возможно, условия для корректирования вручную. Согласно изобретению, такую возможность предоставляет мониторинг давления надувного уплотнения.
Утечка в воздуховодном устройстве может произойти при его применении. Такую утечку может вызвать прокол во время операции. Кроме того, возможна медленная утечка из стыков в системе обеспечения давления. Если утечка имеет место во время использования воздуховодного устройства, согласно изобретению ее можно обнаружить, вычисляя статистическое среднее нескольких величин, каждая из которых зависит от соответствующего количества ранее принятых значений давления, и сопоставляя указанное среднее с пороговым статистическим средним. Например, такой величиной может быть вычисленная скорость изменения объема или давления, определенная согласно первому аспекту изобретения. Если среднее значение превышает пороговый уровень, это свидетельствует о том, что в непосредственно предшествующий интервал времени было необходимо провести существенные изменения, повышающие давление до желательного уровня. Следовательно, такое превышение означает возможную утечку текучей среды.
Согласно своему четвертому аспекту изобретение предлагает еще один способ обнаружения утечки текучей среды из надувного воздуховодного устройства. Способ включает следующие шаги: периодически принимают значение давления в надувном воздуховодном устройстве и сопоставляют принятое значение давления с заданным минимальным значением давления. Если принятое значение давления меньше, чем заданное минимальное значение давления, выводят сообщение об утечке текучей среды из воздуховодного устройства.
В одном из вариантов осуществления изобретения заданное минимальное значение давления составляет заданную часть, например 50%, предварительно выбранного желательного значения давления.
После того как воздуховодное устройство ввели в тело пациента и надули, проводят регулировки давления до тех пор, пока оно не будет выведено на желательный уровень. Затем значения давления периодически отслеживают на предмет его неожиданного падения. Согласно изобретению, если измеренное значение давления лежит ниже заданной части, например 50%, предварительно выбранного значения давления, это означает неожиданную потерю текучей среды из системы для обеспечения давления, т.е. обнаруживается утечка.
Согласно своему пятому аспекту изобретение предлагает способ обнаружения закупоривания в системе обеспечения давления в воздуховодном устройстве. Способ включает следующие шаги: принимают значение давления в надувном воздуховодном устройстве, вычисляют текущую активность устройства и, если текущая активность ниже порога активности для заданного периода времени, выводят сообщение о закупоривании в системе обеспечения давления в воздуховодном устройстве.
В одном из вариантов осуществления изобретения активность рассчитывают путем сопоставления принятого значения давления и желательного или среднего значения давления с вычислением разности этих значений. Далее определяют активность, используя статистическое среднее значение разности и заданное количество разностей, вычисленных с использованием ранее принятых значений давления.
При определенных обстоятельствах в систему обеспечения давления с замкнутым объемом, образованную с использованием воздуховодного устройства, может попасть твердый материал. Это может привести к закупориванию, отрицательным образом воздействующему на правильное функционирование системы мониторинга давления. В случае закупоривания давление приобретает, по существу, статический характер, и нормальные циклические изменения давления, связанные с вентилированием, не детектируются. Изобретение обнаруживает закупоривание указанной системы обеспечения давления, если для заданного периода времени средняя величина отклонений давления от желательного значения лежит ниже порогового уровня. В типичном случае для заданного периода времени указанный порог меньше среднего значения отклонений, прогнозируемо возникающих как следствия дыхательного цикла.
Согласно своему шестому аспекту изобретение предлагает среду, пригодную для считывания посредством компьютера, содержащую команды в составе программы, которые при их выполнении обеспечивают осуществление способа в соответствии с любым из первого, второго, третьего, четвертого и пятого аспектов изобретения или с несколькими указанными аспектами.
Согласно своему седьмому аспекту изобретение предлагает аппарат, содержащий процессорное средство и сконфигурированный для осуществления способа в соответствии с любым из первого, второго, третьего, четвертого и пятого аспектов изобретения или с несколькими указанными аспектами.
Специалистам в соответствующей области будет понятно, что каждый из способов по первому, второму, третьему, четвертому и пятому аспектам изобретения можно применять в комбинации с другими способами, причем в типичном случае указанные способы оформлены в виде программного обеспечения процессора в составе компьютера. Должно быть понятно, что способы по настоящему изобретению можно в такой же степени реализовать и аппаратурно.
Другие желательные или используемые по выбору признаки и преимущества изобретения будут ясны из последующего описания и прилагаемых чертежей.
Краткое описание чертежей
Далее в виде примеров будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, где
на фиг.1 в перспективном изображении схематично представлен аппарат согласно варианту осуществления изобретения, подключенный к воздуховодному устройству, которое установлено в требуемом положении в теле пациента,
на фиг.2 представлена упрощенная блок-схема, иллюстрирующая аппарат по фиг.1,
на фиг.3 также представлена блок-схема, иллюстрирующая аппарат по фиг.1, предназначенный для контроля и мониторинга и реализующий различные варианты способа согласно изобретению,
на фиг.4 представлена блок-схема, иллюстрирующая операции способа по первому варианту изобретения, которые проводят для управления давлением в воздуховодном устройстве,
на фиг.5А и 5В представлены блок-схемы, иллюстрирующие операции способа по второму варианту изобретения, которые проводят для обнаружения изменения положения воздуховодного устройства,
на фиг.6А и 6В представлены блок-схемы, иллюстрирующие операции способа по третьему варианту изобретения, которые проводят для обнаружения утечки в системе обеспечения давления в воздуховодном устройстве,
на фиг.7 представлена блок-схема, иллюстрирующая операции способа по четвертому варианту изобретения, которые проводят для обнаружения утечки в системе обеспечения давления в воздуховодном устройстве,
на фиг.8 представлена блок-схема, иллюстрирующая операции способа по пятому варианту изобретения, которые проводят для обнаружения закупоривания системы для обеспечения давления в воздуховодном устройстве.
Осуществление изобретения
В приведенном далее описании вариантов осуществления настоящего изобретения предлагаемый аппарат для контроля и мониторинга содержит систему с замкнутым объемом, в состав которой входит надувное уплотнение воздуховодного устройства. В описанных вариантах в качестве примера пригодного воздуховодного устройства использована эндотрахеальная трубка. Специалистам в этой области будет понятно, что, по меньшей мере, некоторые варианты осуществления можно реализовать применительно к другим модификациям воздуховодного устройства, такими как ларингеальная маска. В дополнение к сказанному, хотя предпочтительно применение системы, имеющей замкнутый объем, предусмотрена возможность использовать, по меньшей мере, некоторые варианты изобретения в сочетании с другими системами мониторинга и контроля давления надувного уплотнения воздуховодного устройства.
На фиг.1 представлен аппарат 10 для контроля и мониторинга давления, выполненный согласно варианту осуществления изобретения и подключенный к подающему воздух гибкому надувному/спускному шлангу 12 воздуховодного устройства 14. На чертеже устройство 14 изображено в положении, используемом для поддерживания проходимости дыхательных путей в теле пациента 16.
Устройство 14 имеет воздуховодную трубку 18, у которой проксимальный конец 20 подсоединен к внешнему источнику для дыхательной или анестезирующей подачи воздуха в легкие пациента, а дистальный конец 22 предназначен для введения в трахею 24 пациента. Пациентом может быть как человек, так и животное. Как показано на фиг.1, дистальный конец 22 трубки 18 окружен по своей периферии надувным/спускным кольцом (манжетой) 26 из материала, способного изгибаться упругим образом. На фиг.1 манжета 26, выполненная из гибкого материала, способного к упругой деформации, представлена в надутом состоянии, в котором она образует уплотнение между воздуховодным устройством 14 и окружающей структурой тела пациента 16, т.е. стенкой трахеи 24.
Конструкция воздуховодного устройства 14 является стандартной, хорошо известной специалистам в этой области. Примерами пригодной эндотрахеальной трубки являются трахеальная трубка с уплотнением Portex Soft Seal и трахеостомическая трубка Lo Trach.
В типичном случае манжету 26 воздуховодного устройства 14 надувают вручную сразу после установки ее в тело пациента в положение, показанное на фиг.1. После этого появляется возможность использовать систему мониторинга и контроля на основе аппарата 10, подключив устройство 14 к подающему воздух надувному/спускному гибкому шлангу 12.
На фиг.2 схематично представлены компоненты системы мониторинга и контроля давления, в число которых входит порт 30 регулирования подвода воздуха, выполненный с возможностью разъемного подключения к надувному/спускному шлангу 12 подачи воздуха. Удлиненное гибкое соединение в виде выносной линии 12' (см. фиг.1) выполнено с возможностью разъемного подключения у одного конца к порту 30 управления подачей воздуха, а у другого - к присоединительной головке запорного клапана 12''. В такой схеме посредством воздуховодов 12 и 12' обеспечивается наличие канала системы обеспечения давления, который открыт по всей своей длине и соединен с надувной манжетой 26 воздуховодного устройства 14, а также расположенного в корпусе аппарата 10 механизма, перемещающего воздух, как будет описано далее.
Указанный механизм содержит шприц с корпусом 32, выполненным из материала с низким коэффициентом трения, такого как политетрафторэтилен. Внутри корпуса 32 образована цилиндрическая полость 34, открытый (задний) конец которой предназначен для взаимодействия с поршнем 36. Корпус 32 прикреплен к каркасу, а на его противоположном, закрытом конце имеется соединительный порт 40, соединенный с линией, которая проходит непосредственно к порту 30 управления подачей воздуха. В указанной линии установлен первый, нормально закрытый соленоидный клапан V1, который должен быть переведен в открытое положение, если надувающий воздух нужно пропустить в любом направлении между цилиндрической полостью 34 и надувной/спускной манжетой 26 воздуховодного устройства 14.
Поршень 36 жестко прикреплен к несущему/направляющему средству (не показано), что позволяет перемещать его в продольном направлении через цилиндрическую полость 34 точно по ее центральной оси. Поршень 36 приводится в действие шаговым двигателем 44, который при этом обеспечивает прецизионное управление перемещением, осуществляемое посредством учета различий в возбуждении каждого из четырех входных терминалов под управлением контроллера двигателя и драйвера 48 (см. фиг.3). Указанные контроллер и драйвер 48 выполняют свою функцию в ответ на команды, поступающие от процессора 50 (на фиг.2 не показан), варьируя давление в манжете 26 воздуховодного устройства 14 за счет изменения объема замкнутой системы, сформированной между корпусом 32 шприца и манжетой 26. Конкретно, регулировки отклонения давления в манжете проводят посредством шаговых (дискретных) перемещений воздуха в системе с замкнутым объемом, причем каждое такое перемещение (определяемое шагом двигателя 44) соответствует, например, приблизительно 0,0005 мл. Это позволяет проводить регулировки давления с высокой степенью точности.
Аппарат по настоящему изобретению измеряет текущее давление в системе с замкнутым объемом. Конкретно, аппарат 10 снабжен первым датчиком давления (Pressure Sensor 1, далее - PS1) и вторым датчиком давления (Pressure Sensor 2, далее - PS2), обеспечивающими избыточное детектирование давления воздуха в линии между выходным портом 40 цилиндра и первым, нормально закрытым соленоидным клапаном V1. Таким образом, до тех пор пока не произойдет ошибка, датчики PS1 и PS2 вырабатывают одинаковое показание давления. На фиг.2 второй, нормально закрытый соленоидный клапан V2 сопряжен с воздухопроводом, проходящим между портом 40 цилиндра и первым соленоидным клапаном V1. При приведении в открытое состояние клапан V2 устанавливает проход от своего конца, выходящего в окружающий воздух, к воздухопроводу, ведущему из порта 40 цилиндра к первому соленоидному клапану. В результате, когда клапан V1 находится в закрытом состоянии (неактивирован), а клапан V2 переведен в открытое состояние, смещение поршня 36 в цилиндрической полости 34 справа налево (т.е. назад) нагнетает приток свежего (наружного) воздуха в систему с замкнутым объемом. Подобным образом, при тех же состояниях клапанов V1 и V2 (т.е. когда клапан V2 активирован, а клапан V1 находится в своем нормально закрытом состоянии) смещение поршня 36 в полости 34 слева направо (т.е. вперед) произведет сброс избыточного газа или воздуха из системы.
Кроме того, аналогичным образом, когда клапан V2 находится в нормально закрытом состоянии, а клапан V1 активирован с приведением в открытое состояние, смещение поршня 36 справа налево (т.е. в обратном направлении) вызовет отток надувающего воздуха из манжеты 26 воздуховодного устройства 14 (таким образом, спуская ее). При тех же условиях (т.е. когда клапан V2 не активирован, а клапан V1 активирован) смещение поршня 36 слева направо (т.е. вперед) подаст надувающий воздух в манжету 26, повысив давление в ней.
Управляющие сигналы, необходимые для активирования клапанов V1 и V2, обеспечиваются за счет сигналов, последовательность которых предусмотрена соответствующей программой и поступающих обычным образом от процессора 50 аппарата 10 (как показано на рассматриваемой далее фиг.3).
На фиг.3 представлены логические компоненты аппарата 10, предназначенные для мониторинга и контроля давления в манжете 26 воздуховодного устройства 14, показанного, например, на фиг.1. Аппарат 10 содержит процессор 50, принимающий входные сигналы от первого и второго датчиков PS1, PS2 давления и подающий управляющие сигналы на контроллер/драйвер 48 шагового двигателя и на клапаны V1 и V2. Кроме того, процессор 50 подает на пользовательский интерфейс 52 выходные сигналы, обеспечивающие такую информацию, как выбранные и измеренные значения давления, а также, согласно одному или более вариантам способа по изобретению, оповещения о неисправностях.
Специалистам в этой области будет понятно, что процессор 50 может содержать программируемый микропроцессор, микроконтроллер или другое подобное устройство, выполняющее команды управления для реализации вариантов способа согласно изобретению. В порядке альтернативы, выполнение ряда функций процессора 50 может быть удобно реализовано аппаратурно, как это описано, например, в документе WO-A-99/33508.
Аппарат 10 функционирует подобно аппарату, представленному в указанном документе WO-A-99/33508. В частности, операции, связанные с запуском системы и обеспечением ее безаварийности и нормального функционирования для обоих аппаратов аналогичны и далее подробно не обсуждаются.
Как указывалось выше, аппарат 10 отслеживает и регулирует давление в манжете 26 воздуховодного устройства. В типичном случае вентилирование органов пациента производят механическим образом, т.е. оно является результатом избыточного (положительного) давления, приложенного через воздуховодную трубку 18. Такую процедуру определяют также термином "вентиляция с перемежающимся положительным давлением (ВППД)". В результате аппарат 10 измеряет осцилляции давления относительно усредненного значения. Указанные осцилляции соответствуют дыхательному циклу, который для типичного взрослого человека во время анестезии составляет примерно двенадцать пульсаций в минуту. Таким образом, поток дыхательного воздуха, образованный спонтанно или посредством ВППД, будет оказывать воздействие, заставляющее манжету 26 испытывать регулярные циклы сжатия/расширения. В результате изменения объема упруго деформируемой манжеты 26, вызванного указанным сжатием/расширением, давление изменяется циклическим образом.
Система, известная из документа WO-A-99/33508, не проводит регулировок давления, когда его детектированное изменение находится в поле допуска с центром в заданной точке, соответствующей средней линии, т.е. допускает в такой ситуации описанные выше осцилляции, но мгновенно реагирует на детектированный перепад давления, выходящий за границы этих допусков. Конкретно, система управляет поршнем 36 таким образом, чтобы он немедленно смещался на надлежащее расстояние, корректируя измеренное отклонение от заданной точки. Однако из-за изменений, вызванных дыхательным циклом, это может привести к отклонению давления в манжете 26 вверх или вниз относительно заданной точки с выходом из поля допуска. В результате давление манжеты может упасть ниже минимального уровня, требуемого для формирования уплотнения, с риском утечки выделений и возможного смещения воздуховодного устройства, или превысить максимальное давление с риском возможного повреждения органов пациента.
На фиг.4 представлена схема последовательности операций, которая иллюстрирует выполняемые процессором 50 шаги способа регулирования давления системы с замкнутым объемом, входящей в описанный выше аппарат по первому варианту осуществления настоящего изобретения. Способ корректирует отклонения от желательного давления, выходящие из заданного поля допуска, в то же время гарантируя, что давление в манжете не упадет ниже минимального уровня, требуемого для формирования уплотнения на границе с дыхательными путями. Конкретно, способ управляет скоростью, при которой давление изменяется в ответ на детектированные отклонения давления, допуская отклонения, вызванные нормальными изменениями давления, связанными с дыхательным циклом пациента.
Способ начинает выполнять свои функции в соответствии с известной процедурой "Запуск системы" после того, как давление Р в надувной манжете 26 воздуховодного устройства 14 устанавливают в границах заданного поля допуска с центром у предварительно выбранной заданной точки (заданного значения) для давления. Специалистам в этой области должно быть понятно, что указанную точку оператор выбирает из нескольких возможных средних значений давления, обычно используемых для различных категорий пациентов, таких как дети, взрослые мужчины и взрослые женщины. В данном варианте осуществления изобретения оператор может выбрать значения давления манжеты, составляющие 2700 Па, 4050 Па, 5400 Па и 6750 Па, хотя у аппарата предусмотрена возможность обеспечить и другие приемлемые выбираемые давления.
1
1
1
1
1
Таким образом, на шаге 405 согласно предлагаемому способу принимают от первого или второго датчиков PS1, PS2 аппарата 10 измеренное значение (отсчет) P давления, соответствующее (соответствующий) давлению в надувной манжете. На шаге 410 сопоставляют измеренное значение P давления с заданным значением S, вычисляя разность (P-S) и определяя, находится ли она в границах заданного поля допуска, например, S±0,5 мм Hg (5 Па) или S±0,5 мм Hg (67 Па). С одной стороны, если на шаге 410 определяют, что измеренное значение P давления находится в границах заданного поля допуска, возвращаются на шаг 405 и ждут следующего выборочного значения давления. С другой стороны, если на шаге 410 определяют, что измеренное значение P давления выходит из заданного поля допуска для выбранного значения, переходят на шаг 415, на котором определяют скорость изменения давления, чтобы скорректировать указанную разность. Конкретно, в проиллюстрированном варианте осуществления изобретения на шаге 415 вычисляют скорость N поршня 36, передвигаемого шаговым двигателем 44, причем N представляет собой количество шагов шагового двигателя в секунду и определяется уравнением
<mrow><msub><mi>N</mi><mrow><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>P</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><mi>S</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup><mo>*</mo><mi>S</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>R</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mo>,</mo><mtext> </mtext><mtext>        </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
где N - количество шагов в секунду,
1
P- измеренное значение давления,
S - предварительно выбранное (желательное) значение давления,
* - операция перемножения,
R - заданный корректировочный коэффициент.
Корректировочный коэффициент применяют, чтобы сделать регулирование давления более сглаженным и предотвратить осцилляцию системы.
В одном из вариантов осуществления изобретения скорость N ограничивают заданным максимальным пороговым значением Т для числа шагов шагового двигателя в секунду. В данном варианте Т равно 2000 шагов в секунду. Такое ограничение скорости гарантирует, что время отклика всегда задерживается, благодаря чему давление не выйдет из поля допуска вверх или вниз. Таким образом, если вычисленное на шаге 415 значение N превышает пороговое значение Т, вместо скорости N двигателя можно использовать параметр Т.
1
Далее, чтобы определить требуемое направление перемещения поршня, на шаге 420 согласно предлагаемому способу выясняют, не превышает ли измеренное значение P давления заданный уровень (заданное значение). Если такое превышение имеет место, переходят на шаг 425, во время которого посылают сигнал на контроллер шагового двигателя 44 и на драйвер 48, чтобы заставить указанный двигатель переместить поршень 36 со скоростью N в цилиндрической полости 34 назад, тем самым увеличивая ее объем и, таким образом, понижая давление в системе с замкнутым объемом и, соответственно, в надувной манжете 26. В альтернативной ситуации, т.е. когда на шаге 420 определяют, что измеренное значение Pi давления ниже заданного уровня, переходят на шаг 430, при выполнении которого посылают сигнал управления шаговым двигателем 44 на контроллер двигателя 44 и драйвер 48, чтобы заставить указанный двигатель переместить поршень 36 со скоростью N в цилиндрической полости 34 вперед, тем самым уменьшая ее объем и, таким образом, повышая давление в системе с замкнутым объемом и, соответственно, в надувной манжете 26.
После проведения одного из указанных шагов (425 или 430) возвращаются на шаг 405 и дожидаются получения следующего отсчета давления. В типичном случае отсчеты давления принимают периодически через регулярные интервалы времени, например через каждые 0,5 с. Должно быть понятно, что в других вариантах осуществления изобретения можно использовать другие интервалы времени между выборочными замерами, для чего предусмотрена возможность вносить соответствующие изменения в уравнение для расчета скорости поршня. Однако было установлено, что выборочные замеры давления через каждые 0,5 с в комбинации с вычислением скорости изменения объема/давления на основе уравнения (1) приводят к хорошим результатам, поскольку для завершения корректировки давления скорость N пересчитывается после только половины рассчитанного до этого количества шагов двигателя.
Таким образом, согласно способу по данному варианту осуществления изобретения периодически проводят выборочные замеры давления системы и реагируют на его изменения со скоростью, которая зависит от разности между измеренным и желательным (т.е. заданным) давлениями с учетом заданного максимального порогового значения для скорости. В результате регулирование давления в системе с замкнутым объемом имеет непрерывно варьирующий характер за счет изменения скорости поршня, которое индуцирует изменение давления. Согласно данному способу поршень 36 перемещают с высокой скоростью в случае большой разности между реальным и заданным давлениями, а когда измеренное давление сближается с заданным уровнем, указанную скорость медленно понижают. Таким образом, управляя скоростью изменения давления в ответ на его детектированные отклонения, обеспечивают более сглаженное регулирование давления. За счет плавных изменений давления с целью корректировки отклонений от желательного уровня можно устранить проблемы, связанные с мгновенными изменениями.
На фиг.5А представлена схема последовательности операций, иллюстрирующая шаги, выполняемые процессором 50 согласно другому варианту осуществления изобретения при реализации способа обнаружения изменения положения надувного воздуховодного устройства 14. Как указывалось выше, во время медицинских или хирургических процедур положение воздуховодного устройства, такого как эндотрахеальная трубка, может измениться. Такие изменения могут привести к экстубации, в результате которой манжета эндотрахеальной трубки непреднамеренно попадет в гортань или верхние дыхательные пути пациента. Однако, поскольку по сравнению с трахеей гортань имеет существенно увеличенный объем, детектировать такую скрытую экстубацию можно посредством мониторинга существенного падения давления (в типичном случае этот перепад составляет 20% или более).
Способ начинает выполнять свои функции в соответствии с известной процедурой "Запуск системы" после того, как будет подтверждено, что давление Р в надувной манжете воздуховодного устройства 14 находится в границах заданного поля допуска с центром у предварительно выбранной заданной точки (заданного значения) для давления. Специалистам в этой области должно быть понятно, что указанную точку выбирают из нескольких возможных средних значений давления, обычно используемых для различных категорий пациентов, таких как дети, взрослые мужчины и взрослые женщины. В данном варианте осуществления изобретения оператор может выбрать значения давления манжеты, составляющие 2700 Па, 4050 Па, 5400 Па и 6750 Па, хотя у аппарата предусмотрена возможность обеспечить и другие приемлемые выбираемые давления.
1
1
1
1
Таким образом, на шаге 505 согласно предлагаемому способу принимают от первого или второго датчиков PS1, PS2 аппарата 10 измеренное значение P давления, соответствующее давлению в надувной манжете. На шаге 510 сопоставляют измеренное значение P давления с заданным значением, вычисляя разность между ними и определяя, находится ли она в границах заданного поля допуска. Если на шаге 510 определяют, что измеренное значение P давления выходит за пределы указанного поля допуска, возвращаются на шаг 505. В альтернативной ситуации, когда на шаге 510 определяют, что измеренное значение P давления находится в границах заданного поля допуска, переходят к второй стадии, на шаг 515.
2
2
1
1
На шаге 515 от первого или второго датчиков давления, расположенных в аппарате 10, принимают дополнительно измеренное значение Р давления. На шаге 520 сопоставляют Р с найденным до этого значением P давления, вычисляя разность между ними и определяя, не превышает ли она заданный уровень (в данном случае соответствующий 20% от P). Должно быть понятно, что указанный заданный уровень может с таким же успехом составлять и другую часть давления, измеренного до этого (например, 15-30%), а также соответствующую часть заданного значения или фиксированной заданной разности давлений (например составляющей 1350-3375 Па).
1
Если на шаге 520 определяют, что разность не превышает указанные 20%, возвращаются на шаг 515. В альтернативной ситуации, когда на шаге 520 определяют, что эта разность составляет больше 20% от измеренного до этого значения P давления (или, в порядке альтернативы, заданного значения или фиксированной разности давлений), переходят на шаг 525.
2
1
Специалистам в этой области будет понятно, что вместо сопоставления измеренного значения давления со значением давления, измеренным до этого, для определения соответствующей разности и последующего ее сопоставления с пороговым уровнем, с тем же успехом, можно было бы на шаге 520 сопоставить измеренное значение Р давления с заданным уровнем минимального давления, получив такой же результат. Например, уровень минимального давления мог бы составлять 80% от измеренного до этого значения P давления.
2
1
2
1
В этом случае на шаге 520 нужно сопоставить значение Р с уровнем, составляющим 80% от значения P, и, если P меньше или равно 80% от P, перейти к шагу 525.
На шаге 525 включают таймер. В данном варианте осуществления изобретения таймер устанавливают на 60 с, но должно быть понятно, что в других вариантах предусмотрена возможность использовать альтернативные отрезки времени для работы таймера, лежащие, например, в интервале 15 с - 2 мин.
N
N
N
N
N
Во время работы таймера, включенного на шаге 525, на шаге 530 принимают следующее измеренное значение P давления. На шаге 535 сопоставляют значение P с заданным значением, вычисляя разность между ними и определяя, находится ли она в границах заданного поля допуска. Если на шаге 535 определяют, что измеренное P значение давления находится в границах заданного поля допуска с центром в заданной точке, переходят на шаг 540, на котором выключают таймер. Затем возвращаются на шаг 515. В альтернативной ситуации, когда на шаге 535 определяют, что измеренное значение давления P выходит за границы заданного поля допуска, переходят на шаг 545, на котором проверяют, не закончился ли цикл работы таймера. Если таймер еще работает, возвращаются на шаг 530, на котором принимают следующее измеренное значение P давления (как указывалось выше, в типичном случае давление выборочно замеряют через определенные интервалы времени, например каждые 0,5 с). В альтернативной ситуации, т.е. если таймер выключился, переходят на шаг 550, на котором идентифицируют существенное изменение положения воздуховодного устройства с включением сигнала "Оповещение о смещении", предупреждающего о неправильном положении устройства.
Для шага 550, на котором выдается "Оповещение о смещении", возможен выбор одного или более аудио- или видеосигналов, генерируемых на пользовательском интерфейсе 52, размещенном на корпусе аппарата 10.
Шагом 550 способ заканчивается, но его выполнение можно повторить после повторной установки воздуховодного устройства 14 и перевода аппарата 10 в исходное состояние.
Должно быть понятно, что в некоторых вариантах осуществления изобретения способ по фиг.5А можно использовать в комбинации со способом, который автоматически включает сигнал тревоги, если измеренное давление падает на существенную величину, например, на 50% или более от уровня желательного давления. Такой способ описан далее со ссылками на фиг.7.
Алгоритм, использованный для способа по фиг.5А, представлен на фиг.5В.
На фиг.6 представлена блок-схема, соответствующая другому варианту осуществления изобретения, иллюстрирующая шаги, которые проводят посредством процессора 50 при реализации первого способа обнаружения утечки текучей среды (в типичном случае - воздуха) из системы с замкнутым объемом для обеспечения давления в надувном воздуховодном устройстве.
Утечка воздуха или другой текучей среды, используемого (используемой) для повышения давления в надувном уплотнении воздуховодного устройства, может отрицательным образом воздействовать на правильное функционирование аппарата 10, осуществляющего мониторинг давления и управляющего им. Поэтому такие утечки необходимо отслеживать и обнаруживать, создавая там, где это возможно, условия для корректирования вручную. Согласно настоящему изобретению такую возможность предоставляет мониторинг давления надувного уплотнения.
Утечка в воздуховодном устройстве может произойти во время его применения. Такую утечку может вызвать прокол при проведении операции. Кроме того, возможна медленная утечка из стыков в системе обеспечения давления. Если утечка имеет место во время использования воздуховодного устройства, согласно изобретению, ее можно обнаружить, вычисляя статистическое среднее нескольких величин (каждая из которых зависит от соответствующего количества ранее принятых значений давления) и сопоставляя указанное среднее с пороговым статистическим средним. Например, такой величиной может быть вычисленная скорость изменения объема или давления, определенная согласно первому аспекту изобретения. Если среднее значение превышает порог, это свидетельствует о том, что в непосредственно предшествующий интервал времени потребовалось провести существенные изменения, повышающие давление до желательного уровня. Таким образом, данное превышение означает возможную утечку текучей среды.
N
N
N
N
Указанная проблема решается посредством проиллюстрированного на фиг.6 способа, который проводят во время и/или после стандартной процедуры "Системные установки", выполняемой аппаратом 10. Конкретно, на шаге 605 согласно предлагаемому способу от первого или второго датчиков PS1, PS2 аппарата 10 принимают измеренное значение P давления, соответствующее давлению в надувной манжете 26. На шаге 610 сопоставляют измеренное значение P давления с заданным значением, вычисляя разность между ними и определяя, находится ли она в границах заданного поля допуска. Если на шаге 610 определяют, что измеренное значение P давления находится в границах указанного поля допуска с центром в заданной точке, на шаге 615 устанавливают значение N на ноль. Затем возвращаются на шаг 605 и по истечении заданного отрезка времени принимают следующее выборочное значение давления. В альтернативной ситуации, когда на шаге 610 определяют, что измеренное значение P давления выходит за пределы поля допуска, переходят на шаг 620.
На шаге 620 определяют скорость изменения объема и, таким образом, давления, чтобы скорректировать указанную разность. Конкретно, в проиллюстрированном варианте осуществления изобретения на шаге 620, например, на основе уравнения (1), приведенного выше, вычисляют скорость поршня 36, перемещаемого шаговым двигателем 44, причем указанная скорость соответствует количеству N шагов двигателя в секунду.
1
N
На шаге 625 выясняют, не превышает ли измеренное значение P давления заданный (желательный) уровень. Если такое превышение имеет место, заданное давление увеличивают, исключая возможность утечки, и в некоторых вариантах осуществления выполнение способа на этом можно прекратить. Однако в данном варианте, если на шаге 625 идентифицируют указанное превышение, на шаге 628 придают N отрицательное значение. В противном случае, т.е. когда измеренное значение P давления меньше заданного уровня давления, величина N имеет положительный знак, так что способ продолжается шагом 630.
N
На шаге 630 вычисляют статистическое среднее значение для скорости изменения объема/давления (например рассчитанное, как средняя величина) для заданного количества предыдущих замеров, например, для 20 предыдущих замеров (т.е. вычисляют значение N, рассчитанное для P, и значение N, рассчитанное для 19 предыдущих замеров давления). На шаге 635 сопоставляют среднее значение, вычисленное на шаге 630, с заданным пороговым уровнем. Пороговый уровень представляет собой минимальное среднее значение, указывающее на неэффективность процедуры регулирования давления в ответ на понижения давления, возникающие во время нормального проведения процедур в теле пациента. В предпочтительном варианте осуществления изобретения пороговый уровень равен 400, что соответствует нормальному среднему значению N за 10 с дыхательного цикла, причем N охватывает стадии вдоха (положительные), выдоха (отрицательные) и статичные стадии. Оператор может регулировать величину порогового уровня с возможностью его понижения или повышения, чтобы детектировать, соответственно, незначительные или только более существенные утечки.
Если на шаге 635 определяют, что среднее значение ниже порогового уровня, возвращаются на шаг 605. В альтернативной ситуации, если на шаге 635 идентифицируют превышение среднего значения над пороговым уровнем, переходят на шаг 640.
Шаг 640 состоит в подтверждении того, что в системе, имеющей замкнутый объем и служащей для обеспечения давления в воздуховодном устройстве, имеет место утечка, в связи с чем выдается сигнал "Оповещение об утечке".
Для шага 640, на котором выдается "Оповещение об утечке", возможен выбор одного или более аудио- или видеосигналов, генерируемых на пользовательском интерфейсе 52, размещенном на корпусе аппарата 10. Данные сигналы указывают оператору, что он должен проверить соединения в системе с замкнутым объемом, служащей для обеспечения давления, и попытаться устранить потерю воздуха.
Шагом 640 способ заканчивается, но его выполнение можно повторить после перевода аппарата 10 в исходное состояние.
Согласно способу по фиг.6А определяют среднее значение вычисленной величины N и сопоставляют его с пороговым уровнем. Однако должно быть понятно, что в других вариантах осуществления изобретения можно использовать другие параметры, такие как среднее измеренное значение давления. Применяя указанное среднее значение, способ учитывает нормальные флуктуации давления, связанные с дыхательным или вентиляционным циклами.
Алгоритм, использованный для способа по фиг.6А, представлен на фиг.6В.
На фиг.7 представлена блок-схема еще одного варианта осуществления изобретения, иллюстрирующая шаги, которые проводят посредством процессора 50 при реализации другого способа обнаружения утечки текучей среды (в типичном случае - воздуха) из надувного воздуховодного устройства.
Как указывалось выше, при использовании аппарата по изобретению утечку в воздуховодном устройстве может вызвать, например, прокол при проведении операции. Если такая утечка имеет место во время применения указанного устройства, согласно настоящему изобретению ее можно детектировать, отслеживая в надувном воздуховодном устройстве уровень давления на предмет его неожиданного падения ниже минимального уровня. В типичном случае для воздуховодного устройства минимальный уровень давления составляет 50% от желательного (заданного) давления.
Указанная проблема решается посредством способа по фиг.7, который применяют после процедуры "Системные установки", выполняемой аппаратом 10, т.е. когда аппарат работает в нормальном режиме.
N
На шаге 705 согласно предлагаемому способу от первого или второго датчиков PS1, PS2 давления аппарата 10 принимают измеренное значение P давления, соответствующее давлению в надувной манжете 26.
N
N
На шаге 710 сопоставляют принятое измеренное значение P давления с заданным уровнем давления, который в данном варианте соответствует 50% от заданного значения S давления, определяя, не составляет ли P менее 50% от заданного значения S. Если на шаге 710 выясняют, что измеренное значение давления превышает указанные 50%, возвращаются на шаг 705. В альтернативной ситуации, когда измеренное значение давления меньше указанных 50%, переходят на шаг 715, на котором подтверждается, что в надуваемой воздухом системе воздуховодного устройства имеет место утечка, и в связи с этим генерируется сигнал "Оповещение об утечке".
Для шага 715, на котором выдается сигнал "Оповещение об утечке", возможен выбор одного или более аудио- или видеосигналов, генерируемых на пользовательском интерфейсе 52, размещенном на корпусе аппарата 10. По сравнению с шагом 635 по фиг.6 сигнал может быть таким же или иметь другую форму. Данные сигналы указывают оператору, что он должен проверить соединения в системе с замкнутым объемом, служащей для обеспечения давления, и попытаться устранить потерю воздуха.
Шагом 715 способ заканчивается, но его выполнение можно повторить после перевода аппарата 10 в исходное состояние.
На фиг.8 представлена схема последовательности операций, иллюстрирующая шаги способа по еще одному варианту осуществления изобретения, которые проводят посредством процессора 50 для обнаружения закупоривания системы для обеспечения давления в воздуховодном устройстве.
Как указывалось выше, при определенных обстоятельствах в систему для обеспечения давления в воздуховодном устройстве 14, имеющую замкнутый объем и прикрепленную к аппарату 10, который отслеживает и контролирует давление, может попасть твердый материал. Это может привести к закупориванию, происходящему обычно в надувном/спускном шланге 12 и отрицательным образом влияющему на правильное функционирование аппарата 10. В случае закупоривания давление приобретает, по существу, статический характер, а нормальные циклические изменения давления, связанные с вентилированием, не детектируются. Изобретение обеспечивает обнаружение закупоривания данной системы для обеспечения давления, если для заданного периода времени средняя величина отклонений давления от желательного значения (именуемая в данном случае "активностью") лежит ниже порогового уровня. В типичном случае указанный порог меньше ожидаемого среднего значения отклонений, обусловленных дыхательным циклом в течение заданного периода времени.
N
Согласно способу уровень активности вычисляют периодически (обычно через каждые 1,25 с) следующим образом. На шаге 805 от первого или второго датчиков PS1, PS2 давления, расположенных в аппарате 10, принимают мгновенное измеренное значение P давления, соответствующее давлению надувной манжеты 26. На шаге 810 определяют разность между измеренным значением давления и заданным (или вычисленным) средним значением давления и сохраняют ее на шаге 815 в кольцевом буфере, в котором хранятся текущее значение и заданное количество вычисленных до этого значений разности давления (в данном случае всего 10 значений). На шаге 820 вычисляют уровень активности, как среднее значений, хранящихся в кольцевом буфере.
Указанное среднее представляет собой индикатор активности, которая в нормальной ситуации возникает в результате дыхательного цикла. Конкретно, во время нормальной процедуры имеют место циклические положительные и отрицательные флуктуации давления, происходящие относительно заданного уровня вследствие спонтанного дыхания пациента или применяемой механической вентиляции. Во время каждого цикла отклонение давления от заданного уровня может изменяться в интервале от 50 Па до 300-500 Па.
Чтобы определить, не лежат ли уровни активности в течение длительного периода времени ниже порогового уровня (что указывает на закупоривание), в способе используют таймер. В типичном случае он запускается в действие нижним пороговым значением активности (например равным 3) и работает 3 мин (180 с), хотя возможны и другие периоды времени в интервале 1-5 мин. Если таймер отключается без перехода в исходное состояние, активируется сигнал "Оповещение о закупоривании". Однако, если активность превышает верхний порог (например равна 8) до отключения таймера, он переходит в исходное состояние или выключается.
Должно быть понятно, что для сигнала "Оповещение о закупоривании" возможен выбор одного или более аудио- или видеосигналов, генерируемых на пользовательском интерфейсе 52, размещенном на корпусе аппарата 10. Данные сигналы указывают оператору, что он должен проконтролировать возможность закупоривания в системе с замкнутым объемом, служащей для обеспечения давления.
Как показано на фиг.8, на шаге 825 определяют, выключился ли таймер и, если это так, на шаге 830 выставляется флажок "Оповещение о закупоривании", чтобы инициировать соответствующий сигнал. Вслед за шагом 830, на шаге 835 сопоставляют текущий уровень активности с верхним пороговым уровнем и определяют, не превышает ли активность верхний порог. Верхний порог представляет собой уровень активности, означающий нормальные флуктуации давления, связанные с дыхательным циклом. Если активность выше верхнего порога, закупоривания нет, т.е. активность достаточна, чтобы продемонстрировать прохождение воздуха через надувной шланг 12. В одном из вариантов осуществления изобретения значение верхнего порога равно 8. Соответственно, если на шаге 835 определяют, что уровень активности больше верхнего порога, посредством перезапуска таймера переходят на шаг 840.
С другой стороны, если на шаге 825 определяют, что таймер не отключился, на шаге 850 флажок оповещения о закупоривании, сбрасывается, и на шаге 855 определяют, не превышает ли активность на данный момент нижнего порога, который в одном из вариантов равен 3. Обнаружение такого превышения свидетельствует о том, что активность ниже своих нормальных уровней, заданных верхним порогом, и переходят на шаг 860, соответствующий перезапуску таймера.
Описанный аппарат в сочетании со способом его применения функционирует как контроллер давления манжеты воздуховодного устройства, такого как эндотрахеальная трубка. Аппарат, реализующий аспекты настоящего изобретения, выполняет одну или более из следующих функций:
а) с управляемой скоростью проводит корректировки давления в ответ на периодически измеряемые его изменения, которые не вызваны нормальным дыхательным движением, тем самым поддерживая давление в границах желательного интервала (с предотвращением выбросов вверх и вниз);
б) отслеживает утечки в системе для обеспечения давления и, в случае обнаружения утечки, включает аварийную сигнализацию;
в) отслеживает отклонения воздуховодного устройства от правильного положения, проявляющиеся в виде частичной или полной экстубации, и, в случае обнаружения неправильного положения, включает аварийную сигнализацию;
г) отслеживает возможное закупоривание в системе для обеспечения давления и, в случае обнаружения закупоривания, включает аварийную сигнализацию.
Указанные функции могут выполняться в комбинации с существующими функциями устройств, известных из уровня техники, таких как устройство, описанное в патентном документе WO-A-99/33508.
Аппарат управляется процессором (например, микропроцессором) 50, выполняющим все задачи из следующего перечня, не имеющего ограничительного характера: диагностические проверки, обеспечение функционирования и управление двигателем и клапанами, измерение давления. В типичном случае аппарат снабжен пользовательским интерфейсом 52, имеющим графический дисплей, отображающий давление и различные аварийные сигналы (оповещения). Кроме того, в микропроцессоре имеется блок управления с интерфейсом, предназначенным для выведения данных, которые обеспечивают улучшенные мониторинг и контроль. Это позволяет проводить анализ указанных данных, используя различные стандартные пакеты программного обеспечения.
В нормальном режиме регулирования выборочные измерения давления в системе для обеспечения давления проводят через каждые 0,5 с. Этого времени достаточно для сравнения полученных данных с заданным давлением и выдачи управляющих сигналов в виде последовательного ряда импульсов на контроллер двигателя, чтобы заставить поршень перемещать воздух в системе с замкнутым объемом и, таким образом, довести давление, по существу, до заданного уровня.
Система, совмещающая в себе некоторые или все рассмотренные выше аспекты настоящего изобретения, обеспечивает анестезиологу существенную помощь при оперировании пациента. В частности, такая система обеспечивает возможность одновременного выполнения нескольких рабочих алгоритмов в реальном или почти реальном времени, а также поддержание требуемого рабочего состояния воздуховодного устройства и подачу анестезиологу звуковых или визуальных сигналов, предупреждающего о любых негативных изменениях.
Для специалистов в этой области будет понятно, что в описанные варианты осуществления изобретения могут быть внесены изменения и модификации.
Предполагается, что изобретение охватывает все изменения, модификации и эквиваленты, которые лежат в его границах, определяемых прилагаемой формулой.