ГЕНЕРАТОР ПОТОКА ДЫХАТЕЛЬНОГО ГАЗА
BREATHING GAS FLOW GENERATOR

Настоящее изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для создания аппаратов искусственной вентиляции легких (ИВЛ) и наркозно-дыхательной аппаратуры (НДА).
Известны аппараты ИВЛ и НДА, содержащие в качестве генератора потока дыхательного газа гофрированный мех с впускными и выпускными обратными клапанами, а также механизм преобразования вращательного движения вала электропривода в возвратно-поступательное движение дыхательного меха, за счет чего и формируется поток дыхательного газа. При этом механизмы, обеспечивающие возвратно-поступательное движение меха (мехов), в НДА и аппаратах ИВЛ использовались самые разные.
Так в аппарате ИВЛ «Фаза-1», выпускавшемся Воронежским механическим заводом (г. Воронеж), использовался «качающийся подшипник» (так называемый «пьяный подшипник») - см. http:/ru.m.wikipedia.org/wiki.
Недостатком такого устройства является сложность конструкции, требующей использования подшипников, причем устанавливаемых на валу наклонно, а подшипники требуют периодической смазки, что неудобно в эксплуатации и т.п.
Во многих аппаратах ИВЛ и НДА используется пневматический привод дыхательных мехов, заключающийся в том, что дыхательный мех заключается в герметичный «колокол», в который периодически подается (или отсасывается) воздух под определенным давлением. Этот принцип используется в аппаратах ИВЛ типа «РО-6», выпускавшихся заводом «Красногвардеец» (г. С. Петербург), а также в аппаратах типа «Dräger» (производство - Германия) и др. Недостатком пневматического привода также является сложность конструкции, требующая использования специального дополнительного компрессора.
В аппаратах ИВЛ «Фаза-5», «Фаза-21», а также в НДА «Фаза-23», выпускаемых ОАО «Уральский приборостроительный завод» (г. Екатеринбург), используется оригинальный кривошипно-шатунный механизм - АНАЛОГ. Недостатком такого решения является сложность конструкции, требующей использование многочисленных подшипников, а также рессорно-пружинного механизма для обеспечения плоскопараллельного движения мехов.
Наиболее близким к предлагаемому по настоящему изобретению устройству является устройство для генерирования потока газа для искусственной вентиляции легких по патенту РФ №2506097 С2 с приоритетом от 25.11.2011 г., МПК А61М 16/10 - ПРОТОТИП. В данном устройстве нагнетание и удаление потока газа осуществляется посредством скачкообразного изменения направления вихревого потока, который создается крыльчаткой. Недостатком такого технического решения является сложность конструкции, так как для обеспечения требуемого давления газа при вдохе (до 0,1 атм) необходима очень высокооборотная крыльчатка (примерно 30000 об/мин), предопределяющая необходимость точных подшипников, системы их смазки, шумоизоляции и т.д.
Целью настоящего изобретения является упрощение конструкции генератора потока дыхательных газов в аппаратах ИВЛ и НДА в широком диапазоне изменения его производительности, а также повышение надежности его функционирования.
Указанная цель достигается тем, что согласно изобретению над дыхательным мехом расположен сочлененный с ним груз, который соединен посредством элемента гибкой связи непосредственно с валом электропривода, с возможностью многократного наматывания упомянутого гибкого элемента на вал электропривода, а электронный блок управления электроприводом выполнен с возможностью обеспечивать реверсивное вращение вала электропривода с контролируемой угловой скоростью в обоих направлениях.
Схематически предлагаемое устройство изображено на прилагаемом чертеже, где
1. Дыхательный мех.
2. Корпус аппарата.
3. Груз.
4. Впускной обратный клапан.
5. Выпускной обратный клапан.
6. Гибкий элемент.
7. Вал электропривода.
8. Электропривод с блоком управления.
Дыхательный мех 1 представляет собой гофрированный элемент, предпочтительно цилиндрической формы, изготовленный из резины и расположенный таким образом, что его ось имеет вертикальную ориентацию. Нижняя кромка дыхательного меха 1 герметично прикреплена к жесткому корпусу аппарата 2, а к верхней кромке прикреплен груз 3, вес которого рассчитывается таким образом, чтобы он мог создать давление внутри воздушного пространства дыхательного меха 1, равное максимально допустимому давлению в дыхательном контуре пациента (т.е. примерно 80÷100 см водного столба).
В нижней части дыхательного меха 1 размещены впускной обратный клапан 4 и выпускной обратный клапан 5.
К грузу 3 прикреплен гибкий элемент 6, который может быть выполнен, например, в виде ленты из синтетического или тканного материала. Толщина такой ленты может быть примерно 0,2÷0,5 мм, ширина примерно 10÷15 мм, а прочность - выдерживать нагрузку, равную весу груза с двух-трехкратным запасом. Гибкий элемент 6 жестко крепится непосредственно к валу 7 электропривода с блоком управления 8, закрепленного на корпусе аппарата 2.
Функционирует предлагаемое устройство следующим образом.
Во время цикла выдоха с помощью блока управления обеспечивают вращение вала 7 электропривода с блоком управления 8, например, по часовой стрелке. При этом гибкий элемент 6 наматывается на вал электропривода 7 и тянет за собой груз 3 и сочлененный с ним дыхательный мех 1. В результате объем меха увеличивается, в нем возникает разрежение, и свежая дыхательная смесь засасывается внутрь дыхательного гофрированного меха 1 через впускной обратный клапан 4.
После окончания цикла выдоха и перехода к циклу вдоха с помощью блока управления обеспечивается контролируемое вращение вала электропривода 7 в обратном направлении (например, против часовой стрелки). При этом груз 3 гравитационным усилием (своим весом) воздействует на дыхательный мех 1, он начинает двигаться вниз, уменьшая свой объем. При этом создается избыточное давление дыхательной смеси, и она через выпускной обратный клапан 5 поступает к пациенту.
Объем подаваемой пациенту дыхательной смеси определяется ходом дыхательного меха, который пропорционален количеству оборотов вала электропривода 7, а скорость дыхательного потока пропорциональна угловой скорости вращения вала электропривода 7. При этом и количество требуемых оборотов вала, и скорость его вращения задаются посредством электронного блока управления электроприводом 8.
В дальнейшем циклы вдох - выдох повторяются с заданной частотой.
Поскольку в предлагаемом техническом решении механизм преобразования вращательного движения вала электропривода в возвратно-поступательное движение дыхательного гофрированного меха, кроме гибкой связи, фактически не имеет промежуточных кинематических механизмов (шестеренок, шкивов, кривошипов, рычагов, многочисленных подшипников, требующих периодической смазки, и т.п.), то конструкция генератора потока дыхательного газа значительно упрощается, а надежность его функционирования, соответственно, повышается.
По данной схеме изготовлен макет предлагаемого генератора потока дыхательного газа, предварительные испытания которого подтвердили его реализуемость в конструкциях аппаратов ИВЛ и НДА.