Результат интеллектуальной деятельности: АППАРАТ ИСКУССТВЕННОГО ДЫХАНИЯ ДЛЯ ДЕТЕЙ

Известны аппараты искусственного дыхания для детей, содержащие электродвигатель с редуктором, манометр, клапан полуоткрытой системы, предохранительный клапан и устройство для подачи воздуха.

В предлагаемом аппарате в отличие от известных устройство для подачи воздуха выполнено в виде мембранного насоса, эластичная мембрана которого в верхнем положении, соответствующем концу вдоха, плотно входит в полость, имеющуюся в корпусе насоса. Это позволяет точно дозировать малые дыхательные объемы.

Для точных измерений малых дыхательных объемов установлен в аппарате горизонтальный спирометр малого объема и кнопочное устройство с двумя клапанами и тремя седлами, посредством которых линия выдоха пациента подсоединена к спирометру, а мембранный клапан полуоткрытой системы снабжен двумя патрубками - для отвода воздуха в спирометр и для измерения давления в дыхательных путях пациента.

С целью стабильности задаваемых величин давления разгерметизации на корпусе мембранного насоса имеется гравитационный клапан с регулируемой нагрузкой.

Для дыхания кислородно-воздушной или наркозной смесью в корпусе насоса имеется штуцер с клапаном для подсоединений к источнику кислорода или к наркозному аппарату.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема описываемого аппарата; на фиг. 2 - схема предохранительного клапана; на фиг. 3 - схема кнопочного устройства.

Аппарат искусственнного дыхания для детей содержит электродвигатель 1, на валу которого насажен червяк 2, находящийся в зацеплении с червячным колесом 3 редуктора 4. На одном валу с червячным колесом жестко закреплены шестерни 5, сцепляющиеся с шестернями 6, свободно сидящими на выходном валу 7 редуктора. Внутри вала 7 помещена скользящая шпонка 8, соединенная плавающей муфтой 9 с рейкой 10. С этой же рейкой соединена шестерня 11, жестко закрепленная на валу 12, на втором конце которого находится шестерня 13, зацепляющаяся с шестерней 14, сидящей на одном валу с ручкой 15, устанавливающей частоту дыхания по шкале.

На правом конце выходного вала 7 редуктора посажена шестерня 16, которая сцеплена с шестерней 17, сидящей жестко на одном валу с кулачком 18 вдоха и кулачком 19 выдоха. В контакте с рабочими поверхностями каждого кулачка находятся соответствующие щупы 20 и 21, жестко связанные с рамкой 22, имеющей две направляющие 23. Верхняя направляющая шарнирно связана с рычагом 24, второй конец которого посредством тяги 25 шарнирно соединен с мембраной 26 насоса 27.

Опора рычага 28 помещена в корпусе ходовой гайки 29, соединенной с ходовым винтом 30 и направляющей 31. На правом конце винта 30 посажена шестерня 32, которая находится в зацеплении с шестерней 33, сидящей на одном валу с ручкой 34, устанавливающей объем дыхания по шкале. На верхней плоскости корпуса насоса 27 укреплен предохранительный клапан 35 гравитационного типа для предупреждения возможных травм дыхательных путей пациента. Клапан обеспечивает стабильность давления разгерметизации независимо от потока газа и рассчитан на три давления срабатывания (разгерметизации).

Основание клапана (фиг. 2) в верхней своей части имеет седло 36, на котором постоянно находится выпускной клапан 37.

На основании клапана 35 установлена крышка 38 с отверстиями для выхода воздуха. В верхней части крышки имеется многозаходная резьба, в которую ввернут ходовой винт 39 с грузами 40 и 41, свободно лежащими на заплечиках хвостовой части винта.

Верхний конец винта оканчивается ручкой 42. На верхнем торце крышки 38 имеется шкала 43 давлений срабатывания клапана 35.

В корпусе насоса 27 (фиг. 1) с правой стороны имеется конусный штуцер с впускным клапаном 44. С левой стороны корпуса насоса установлена конусная втулка 45, куда на конусе подсоединяется шланг 46 вдоха, вторым концом соединенный с корпусом клапана 47 полуоткрытой системы.

Между левой и правой половинами корпуса клапана 47 зажата мембрана 48, в центре которой укреплен грибковый клапан 49.

Мембрана 48 лежит в седле 50. В конический патрубок 51 клапана 47 вставлен коннектор 52, на другой конец которого надета интубационная трубка 53 (или маска).

При необходимости между патрубком 51 и коннектором 52 помещают увлажнитель 54 («искусственный насос»). На патрубок 55 клапана 47 надета трубка 56, другим своим концом присоединенная к кнопке 57 включения манометра с нажимной клавишей 58.

Второй патрубок кнопки 57 трубкой соединен с манометром 59.

Патрубок выдоха 60 клапана 47 соединен шлангом 61 с входным патрубком 62 кнопочного устройства 63.

Патрубок 62 (фиг. 3) сообщается с пространством, лежащим между двумя седлами 64 и 65. На одной оси с седлами 64 и 65 расположено третье седло 66, за которым находятся отверстия 67 в атмосферу. По оси всех трех седел пружиной 68 удерживается в направляющих ось 69 в верхнем положении. На этой оси клапан 70 закреплен жестко, а клапан 71 - свободно. Пружина 72 одним концом упирается в кнопку 73, жестко укрепленную на оси 69, другим - в клапан 71, прижимая его к упору на оси 69. Верхняя часть кнопочного устройства имеет отверстие 74 в атмосферу.

Выходной патрубок 75 кнопочного устройства сообщается с пространством между седлами 65 и 66.

Патрубок 75 (фиг. 1) шлангом 76 с конусным патрубком 77 соединен через воздуховод 78 с пространством под колоколом 79 горизонтального водяного спирометра 80.

Аппарат работает следующим образом. При включении электродвигателя 1 в сеть движение через редуктор 4 и пару шестерен 16 и 17 передается кулачкам 18 и 19, определяющим форму кривой дыхания. Ручкой 15 изменяют число дыханий в минуту. При этом поворачивается шестерня 11, увлекая за собой рейку 10 со шпонкой 8. При перемещении рейки 10 вправо или влево соответственно перемещается и шпонка 8, жестко сцепляя то или иное зубчатое колесо с выходным валом 7 редуктора. В это время все остальные зубчатые колеса на выходном валу вращаются свободно.

При вращении блока кулачков 18 и 19 рамка 22 движется возвратно-поступательно в вертикальной плоскости, сообщая через направляющую 23 рычагу 24 качательные движения вокруг опоры рычага 28.

При движении рамки 22 вверх другой конец рычага 24 движется вниз и тянет за собой мембрану 26. В это время в камеру насоса 27 засасывается свежий воздух из атмосферы (или свежая газовая смесь из наркозного аппарата) через конусный штуцер с впускным клапаном 44. Одновременно создающееся в камере насоса разрежение оттягивает мембрану 48 от седла 50 в клапане 47 полуоткрытой системы, прижимает к мембране 48 грибковый клапан 49, и пациент может произвести пассивный выдох (линия насоса - интубационная трубка 53 с коннектором 52, зазор между седлом 50 и мембраной 48, патрубок выдоха 60).

Выдохнутый воздух из патрубка выдоха 60 по шлангу 61 через седло 64 и отверстие 74 выходит в атмосферу. Для контроля объема выдохнутого воздуха надо нажать на кнопку 73 кнопочного устройства. При этом перекроются седла 64 и 66, а седло 65 откроется, и воздух от пациента пойдет под колокол 79 спирометра 80.

Число отклонений колокола спирометра равно числу выдохов пациента. По суммарному показанию спирометра определяется средняя величина объема одного выдоха.

Погрешность показания шкалы спирометра не превышает ±0,5% от предельного значения шкалы. Сопротивление выдоху всего контрольного устройства (клапан 47, шланг 61, кнопка 63, шланг 76, спирометр 80) - до 3 мм вод. ст.при вентиляции 3 л/мин.

По окончании измерения и освобождения кнопки 73 выдох пациента вновь направляется в атмосферу, колокол спирометра может быть возвращен в нулевое положение, а следовательно, и, подготовлен к новому измерению. При этом воздух из колокола спирометра выходит в атмосферу через седло 66 и отверстие 67.

Вдох пациента происходит при ходе мембраны 26 вверх, когда рамка 22 движется вниз. При этом воздух выжимается из камеры насоса 27 и по шлангу 46 через клапан 49 и интубационную трубку 53 (или маску) поступает в дыхательные пути пациента.

Одновременно давлением, созданным в камере насоса, запирается клапан 44 в конусном штуцере и прижимается к седлу 50 мембрана 48, гарантируя от утечек воздуха в атмосферу.

При постоянном ходе конца рычага 24, связанного с кулачковым механизмом, в зависимости от положения опоры рычага 28 противоположный конец рычага совершает качательные движения различной амплитуды - от нуля до максимума. Поворачивая ручку 34, изменяют положение опоры рычага 28 вдоль оси рычага 24. Вращение ручки 34 через шестерни 33 и 32 передается ходовому винту 30, по которому перемещается ходовая гайка 29 с вмонтированной в нее опорой рычага 28.

В конце фазы вдоха мембрана 26 всегда находится в верхнем положении и полностью заполняет камеру насоса 27. Коническая форма камеры насоса 27 и мембраны 26, полное заполнение мембраной камеры насоса в конце вдоха и регулирование хода мембраны от нуля обеспечивает получение широкого диапазона подаваемых объемов воздуха (от 0 до 200 мл). Определенность размеров камеры насоса и формованной резиновой мембраны, а также определенность хода мембраны при установке ручки 34 в требуемое положение обеспечивает точность подаваемых объемов.

Контроль давления во рту (при дыхании с маской) или перед входом в дыхательные пути пациента (при дыхании с интубационной трубкой) производят по манометру 59, нажимая на клавишу 58.

В случае возникновения стенозов дыхательных путей пациента срабатывает предохранительный клапан 35. В верхнем положении ходового винта 39 клапан срабатывает при наименьшем значении давления. В этом случае риска на ручке 42 совпадает с наименьшим значением шкалы 43.

Для установки следующего значения давления срабатывания следует повернуть ручку 42. При этом ходовой винт 39, опускаясь, ставит груз 40 на клапан 37. После того как груз уже коснулся верхней плоскости клапана, винт 39 продолжает опускаться до тех пор, пока риска на ручке 42 не совпадет с соответствующим делением шкалы 43. В этом случае груз 40 свободно лежит на клапане 37 и увеличивает давление разгерметизации до установленной величины.

Если необходимо увеличить давление срабатывания клапана до максимального значения, на клапан 37 устанавливают груз 41 таким же способом, что и груз 40.