Модернизация блока управления аппарата искусственной вентиляции легких "Спирон–201"
Модернизация блока управления аппарата искусственной вентиляции легких "Спирон–201"
1 ВведениеАппарат искусственной вентиляции легких «Спирон-201» предназначен для проведения искусственной вентиляции легких у взрослых при реанимации и интенсивной терапии и эксплуатируется в условиях умеренного климата при температуре от + 10 Со до + 35 Со, относительной влажности до 80% при температуре +25 Со и атмосферном давлении от 87 до 107 кПа (от 600 до 800 мм. рт. ст.), а в условиях тропического климата - в помещениях с кондиционированным воздухом. Аппарат предназначен для работы по нереверсивному дыхательному контуру. При использовании с наркозным аппаратом он может работать как по нереверсивному, так и по реверсивному дыхательным. При использовании с наркозным аппаратом он может работать как по нереверсивному, так и по реверсивному дыхательным контурам, но только с взрывобезопасными анестетиками. Аппарат обеспечивает следующие режимы работы: - Режим вспомогательной ИВЛ (ВИВЛ); - Режим управляемой ИВЛ (УВИЛ); - Режим синхронизированной периодической принудительной ИВЛ (СППВ); - Режим самостоятельной вентиляции под постоянным положительным давлением (СДПД); - Режим самостоятельной ИВЛ или ИВЛ вручную мешком (САМД). Совместно с аппаратом возможно использование увлажнителя дыхательной смеси УДС - 60 и волюметра А - Н45084. С помощью аппарата ИВЛ «Спирон - 201» вентиляцию легких можно производить в режимах: управляемой искусственной вентиляции легких (УИВЛ) - оператор управляет дыханием пациента, задавая параметры дыхания; вспомогательной ИВЛ - пациент дышит самостоятельно, аппарат включает ИВЛ лишь по истечении определенного промежутка времени; синхронизированной периодической принципиальной вентиляции - это комбинация всех режимов самостоятельного дыхания и ВИВЛ; самостоятельного дыхания под постоянным положительным давлением - пациент дышит самостоятельно; самостоятельного дыхания (или вентиляция вручную мешком). 1. Теоретическая часть1.1 Обзор патентной и научно-технической литературы по надежности и постановка задачиЦелью данного обзора является сравнение аппаратов искусственной вентиляции легких, выпускаемых разными фирмами за рубежом и в России. Был проведен обзор патентов на АИВЛ с 1986 по 1996 годы.В результате обзора, выяснилось, что основным недостатком как аналогов, так и АИВЛ «Спирон - 201» является низкая надежность, что недопустимо в аппаратах искусственной вентиляции легких ввиду опасности для жизни пациента.Некоторые фирмы, выпускающие аппараты искусственной вентиляции легких, стремились к повышению надежности, разными способами. Так, например в патенте SU 1641343 надежность обеспечивается путем обеспечения постоянства заданных временных параметров искусственной вентиляции легких. Достигается за счет введения в аппарат дополнительного электромагнитного клапана и сигнализатора апноэ, введения в блок управления формирователя, реле времени, трех схем совпадений, R-S - триггера и схемы укорочения импульсов. Аппарат позволяет автоматически возобновлять ИВЛ при выходе из строя одного из электромагнитных клапанов.В патенте SU 1192822 с целью увеличения надежности вентиляции легких и повышения стабильности работы устройства, оно снабжено двумя пневмодросселями питания, дополнительной подпружинной мембранной управления, образующей над- и подмембранную камеры, и перепускным клапаном, образующим две дополнительные проточные камеры, установленными в переключающем механизме, при этом надмембранные камеры переключающего механизма связаны трубопроводами между собой и источником сжатого газа.В патенте SU 1286202 с целью повышения надежности конструкции, переключающий узел включен между штуцером питания и элементом присоединения к пациенту и состоит из последовательно соединенных входного струйного и выходного струйного клапанов, а эжектор выдоха размещен на выходном струйном клапане и сообщен посредством соединительной трубки с выхолным струйным клапаном переключающего узла.В патенте RU 2020919 повышение надежности достигается за счет того, что в аппарат искусственной вентиляции легких, содержащий генератор вдоха, соединенный с ним пневматически дыхательный контур и электромагнитные клапаны, объединенные в исполнительное устройство, и электронный блок управления введены по числу электромагнитных клапанов формирователи управляющих импульсов, регулируемые стабилизаторы напряжения с управляемыми делителями и мостовые транзисторные схемы.В SU 1209214 с целью упрощения конструкции и повышения надежности, он снабжен реле, установленным между регулятором параметров дыхания и микропроцессорами вдоха и выдоха, с обмоткой, включенной на выход регулятора, и с нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми контактами, связанными соответственно с микропроцессорами вдоха и выдоха, при этом регулятор параметров дыхания включает электронный генератор прямоугольных импульсов.В патенте SU1075945 упрощение конструкции аппарата и повышение его надежности достигается тем, что исполнительный механизм выполнен в виде соосно расположенных, противоположно направленных закругленными суженными концами конических сопел с узкой щелью между ними и заключенных в камеру, соединенную с редуктором, а на выходе расширенного конца одного из сопел установлен клапан, сообщенный пневматической обратной связью с расширением другого сопла.В патенте SU 1075945 повышение надежности достигается тем, что в устройстве для искусственного дыхания, содержащем вводимую в рот сменную жесткую дыхательную трубку. Элемент фиксации дыхательной трубки во рту пациента в виде эллиптической шайбы с центральным герметичным вводом дыхательной трубки и узел герметизации носовых ходов, шайба элемента фиксации выполнена эластичной и снабжена краевым утолщением в виде пневматической шины.Итак, было предложено несколько методов повышения надежности, но нигде в русских патентах не предлагалось повысить надежность электрических схем, а точнее микроконтроллера, в элементах которого заложена программа управления аппаратом.Были случаи, когда выходы из строя микроконтроллеров приводили пациент к смерти.Предлагается повысить надежность микроконтроллера, а с ним и всего блока управления, заменив отечественные микросхемы на их зарубежные аналоги, а также путем экранирования блока печатных плат от внешних помех (электромагнитных излучений).Известны аппараты искусственного дыхания, содержащие механизм вдоха и выдоха, электродвигатель, редуктор, схему управления скоростью электродвигателя, механизм преобразования вращательного движения электродвигателя в возвратно - поступательное движение меха и устройства плавного регулирования частоты и дыхательного объема.Однако в указанных аппаратах значительную трудность представляет регулирование частоты дыхания и соотношения вдоха и выдоха с помощью управления режимом приводного двигателя.В патенте 371939 целью изобретения является повышение стабильности и точности работы аппарата при независимом от соотношения вдоха и выдоха регулирования частоты минутной вентиляции, а также управлением режимом вспомогательного дыхания.Поставленная цель достигается тем, что схема управления скоростью двигателя снабжена жесткой следящей системой и отрицательной обратной связью в виде многоступенчатого делителя напряжения.Предлагается в качестве следящей системы на выходной вал двигателя поставить тахогенератор, вырабатывающий напряжение, пропорциональное скорости вращения его ротора.1.2 Описание конструкции и принципа действия аппарата искусственной вентиляции легкихТехнические данные.1. Минутная вентиляция, л/ мин:- нижний предел 3- верхний предел не менее 50.Ступенчатая установка следующих значений минутной вентиляции:в интервале от 3 до 10 л/мин включительно - через 0,5 л/мин;в интервале от 10 до 30 л/мин включительно - через 1 л/мин;в интервале от 30 до 50 л/мин включительно - через 2 л/мин;в интервале свыше 50 л/мин - через 5 л/мин;2. Отклонение по м абсолютной величине установленного на аппарате значения инутной вентиляции от ее действительной величины:в диапазоне установленных значений до 10 л/мин включительно - 1,5 л/мин;в диапазоне установленных значений свыше 10 л/мин - 10% от действительной величины.3. Переключение фаз дыхательного цикла в режиме управляемой ИВЛ по времени.4. Частота вентиляции, 1/ мин:- нижний предел не более 10- верхний предел не менее 80.Ступенчатая установка следующих значений частоты вентиляции;- в интервале от 10 до 20 включительно через 1 мин;- в интервале от 20 до 40 включительно через 2 мин;- в интервале от 40 до 80 включительно через 5 мин. 5. Относительное отклонение по абсолютной величине установленного значения частоты вентиляции от ее действительной величины не должно быть более 2% в диапазоне установленных значений до 20 мин включительно и 4% в диапазоне свыше 20 мин. 6. Аппарат обеспечивает переключение фаз дыхательного цикла вручную с помощью пульта дистанционного управления. 7. Кратковременная звуковая индикация обеспечивается в следующих случаях: - при достижении величиной рабочего давления установленного значения; - при попытке установить значения параметров вентиляции вне диапазона регулирования; - при нажатии на кнопки, расположенные под пустыми полями цифрового табло; - при попытке установить недопустимые сочетания режимов. 8. Средняя наработка на отказ не менее 2000 ч. Критерий отказов - это такое состояние аппарата, при котором имеет место хотя бы одно из следующих нарушений: - невозможно установить минутную вентиляцию в диапазоне от 7 до 30 л/мин; - невозможно установить частоту вентиляции в диапазоне от 10 до 30 мин-1; - невозможно установить отношение продолжительности вдоха и цикла (33±3)%. 9. Средний срок службы до списания, не менее 4 лет. 10. По электробезопасности аппарат соответствует требованиям ГОСТ 12.2.025 для изделий класса I типа В. 11. Средняя интенсивность эксплуатации - 8 ч. в сутки. Время непрерывной работы аппарата ограниченно лишь необходимостью периодического проведения обеззараживания дыхательного контура. 12. Питание от сети переменного тока с частотой 50 Гц., с номинальным напряжением 220В при отклонении напряжения сети на ±10% от номинального значения. Мощность не более 500 В·А. Устройство и принцип действия аппарата. Аппарат содержит основные блоки: тележка, блок пациента, генератор вдоха, блок управления, увлажнитель, сигнализатор, блок приборный, блок подачи кислорода, блок активного выдоха, отсасыватель. Аппарат содержит следующие съемные узлы: клапан предохранительный, мешок для проведения ИВЛ вручную, отстойники, пульт дистанционного управления, распылитель лекарственных средств. Блок управления выполнен в виде плоского параллелепипеда, на передней грани которого расположена панель управления (рис. 1.2.1). На панели управления расположены световое (цифровое) табло 6 и световое (аналоговое) табло 9 и органы управления. На табло 6 высвечиваются буквенные обозначения и значения параметров вентиляции, соответствующих установленному режиму вентиляции. Максимальное количество одновременно высвечиваемых параметров - четыре. Кроме того, на этом табло могут высвечиваться словесные обозначения ситуации, а именно: «вдох» во время искусственного вдоха, «АПНОЭ» при проявлении признаков отсутствия вентиляции и «ПУЛЬТ Д.У.» при работе с ПДУ. На аналоговом табло 9, над которым расположена шкала, высвечиваются горизонтальные столбики в верхнем уровне. В нижнем уровне правый столбик является установкой наибольшего давления конца вдоха, левый - отслеживает текущее значение давления в дыхательном контуре. Под верхним горизонтальным столбиком высвечивается точка, определяющая значение ПДВК. В нижнем уровне также два горизонтальных столбика: левый, определяющий уровень давления в момент ожидания попытки, и правый, определяющий установку чувствительности к попытке вдоха пациента. Шкала, расположенная над аналоговым табло 9, представляет собой линейку индикации, масштаб которой для столбиков нижнего уровня в десять раз меньше, чем для столбиков верхнего уровня и светящейся точки. На панели расположены следующие органы управления: 1. Кнопки 12,13,16,15,14 включения режимов вентиляции: Управляемой ИВЛ (УИВЛ); Вспомогательной ИВЛ (ВИВЛ); Синхронизированной периодической принудительной ИВЛ (СППВ); Самостоятельной вентиляции под постоянным положительным давлением (СДПД); Самостоятельной ИВЛ или ИВЛ вручную мешком (САМД); На каждой кнопке имеется светодиод, фиксирующий включение режима; в поле, очерченном вокруг кнопки, расположены записи, определяющие наименование, буквенное обозначение и диапазоны регулирования параметров вентиляции, регулируемых в данном режиме. - Кнопки 1,19,21,24,25, при нажатии которых аппарат обеспечивает некоторые дополнительные функции, а именно: - Кнопка 1 на время ее держания в нажатом состоянии обеспечивает высвечивание на цифровом табло значения дыхательного объема вместо минутной вентиляции; Кнопка 21 включает активный вдох при УИВЛ; Кнопка 24 включает питание распылителя лекарственных средств и обеспечивает насыщение дыхательной смеси лекарственной аэрозолью; Кнопка 25 включает режим искусственного вздоха при УИВЛ. 2. Кнопки 4 и 5, 3 и 2, 23 и 22, 20 и 18 служат для увеличения и уменьшения значения регулируемых параметров, высвечиваемых на цифровом табло 6, и имеют соответствующую маркировку «^» и «Ў». 3. Кнопки 10 и 11, 7 и 8 служат для регулирования значения установок наибольшего давления конца вдоха и конца выдоха (ПДКВ) на аналоговом табло 9 и имеют маркировку «<» и «>». Регулятор 17 уровня постоянного положительного давления при СДПД или в фазе самостоятельного дыхания в режиме СППВ. Блок подачи кислорода содержит ротаметр, обеспечивающий измерение расхода кислорода до 20г/мин, предохранительный клапан, мешок. Регулирование подачи кислорода производится с помощью игольчатого дросселя с ручкой. Предохранительный клапан вдоха имеет поворотную головку на три положения, маркированную на «10», «300» и «закрыто». Положения «10» и «300» соответствуют ограничению давления в мешке на уровне соответственно 0,1 кПа (10 мм. вод. ст.) и 3кПа (300 мм.вод. ст.). В патрубке расположен всасывающий клапан, изготовленный из силиконовой резины, который позволяет подсасывать воздух из атмосферы. На патрубок надет противопылевой фильтр. Блок подачи кислорода имеет резьбовой штуцер для присоединения посредством шланга к источнику сжатого кислорода. Блок подачи кислорода устанавливается на кронштейне с помощью патрубка. Блок активного выдоха содержит съемный блок разрежения расположенный под крышкой и закрепленный в корпусе с помощью гайки. Кроме того, в корпусе неподвижно закреплен распределитель, обеспечивающий во время выдоха подачу питающего газа в эжектор блока разрежения. Крышка крепится на корпус вручную винтом. На верхнем торце блока активного выдоха расположена рукоятка с маркировкой «» для регулирования разрежения активного выдоха. На передней панели блока расположен штуцер с маркировкой «блок пациента» для присоединения к штуцеру выхода блока пациента и штуцер выхода выдыхаемого газа с маркировкой «ВЫХОД». Клапан предохранительный состоит из корпуса с седлом, шайбы, барабана с тремя штоками и винтами, которые осуществляют сжатие трех пружин и крышки. Поворотом барабана клапан устанавливается в три фиксированных положения, при которых в окошке корпуса устанавливается маркировка «3», «6» и «10», что соответствует срабатыванию при давлении соответственно 3 кПА, 6 кПа и 10 кПа. Блок приборный содержит указатель давления УДМ - 60, закрепленный скобой и винтами. В боковое отверстие блока приборного вставлен тройник для присоединения указателя давления к дыхательному контуру и установки вольтметра. В тройнике зажимом закреплен бактериальный фильтр, предохраняющий от инфицирования указатель давления. Кран служит для подключения указателя давления к дыхательному контуру. Штуцер должен быть закрыт заглушкой.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6
|
|