EA 026032B1 20170228 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2017\PDF/026032 Полный текст описания [**] EA201491759 20131022 Регистрационный номер и дата заявки CN201210575970.5 20121226 Регистрационные номера и даты приоритетных заявок CN2013/085723 Номер международной заявки (PCT) WO2014/101548 20140703 Номер публикации международной заявки (PCT) EAB1 Код вида документа [PDF] eab21702 Номер бюллетеня [**] СПОСОБ ВЕНТИЛЯЦИИ С УПРАВЛЕНИЕМ ДАВЛЕНИЕМ ДЛЯ ТУРБИННОГО АППАРАТА ИСКУССТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ЛЕГКИХ Название документа [8] A61M 16/00 Индексы МПК [CN] Чэн Дзе Сведения об авторах [CN] БЕЙДЖИН АЕОНМЕД КО., ЛТД. Сведения о патентообладателях [CN] БЕЙДЖИН АЕОНМЕД КО., ЛТД. Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea000026032b*\id

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Способ вентиляции с управлением давлением для турбинного аппарата искусственной вентиляции легких, согласно которому на шаге A включают аппарат искусственной вентиляции легких, при этом блок управления аппарата искусственной вентиляции легких управляет двигателем турбины так, чтобы он вращался с частотой U вращения, при этом двигатель турбины сконфигурирован для обеспечения аппарата искусственной вентиляции легких газом высокого давления; на шаге B определяют состояние дыхания пациента при помощи блока определения, при этом, если пациент находится в состоянии вдоха, выполняют шаг C для выполнения управления на фазе вдоха на стороне аппарата искусственной вентиляции легких, а в противном случае, если пациент находится в состоянии выдоха, выполняют шаг D для выполнения управления на фазе выдоха на стороне пациента; на шаге C регулируют степень открытия вдыхательного клапана путем управления задающим напряжением V 1 для этого вдыхательного клапана с помощью блока управления для управления давлением воздуха на фазе вдоха и выполняют шаг D или шаг E после завершения управления на фазе вдоха; на шаге D регулируют степень открытия выдыхательного клапана путем управления задающим напряжением V 2 для этого вдыхательного клапана с помощью блока управления для управления положительным давлением в конце выдоха на фазе выдоха и выполняют шаг C или шаг E после завершения управления на фазе выдоха; и на шаге E заканчивают подачу внешнего воздуха из аппарата искусственной вентиляции легких пациенту и отключают аппарат искусственной вентиляции легких.

2. Способ по п.1, в котором частоту U вращения двигателя турбины вычисляют при помощи следующей формулы: где R_VCV - сопротивление системы, - заранее заданная скорость потока, Ti - время вдоха, C_VCV - податливость системы, PEEP_Set - заранее заданное значение положительного давления в конце выдоха.

3. Способ по п.2, в котором заранее заданную скорость потока вычисляют при помощи следующей формулы: где TV - значение обратной связи дыхательного объема, т.е. общий вдыхаемый дыхательный объем в непосредственно предшествующий период времени, T - время вдоха.

4. Способ по п.3, в котором упомянутый блок управления сконфигурирован для вычисления требуемой частоты U вращения двигателя при помощи формулы вычисления частоты вращения двигателя турбины в соответствии с заранее заданным значением дыхательного объема, заранее заданным положительным значением давления после выдоха, временем вдоха и заранее заданной скоростью потока, считываемых блоком чтения, и для управления двигателем таким образом, чтобы он вращался с частотой U вращения.

5. Способ по п.1, в котором на шаге C задающее напряжение V 1 для вдыхательного клапана вычисляют при помощи следующих формул: где P_set - заранее заданное значение давления, K 1 и B 1 - коэффициенты пропорциональности, feedforward_Ctrl - напряжение прямого управления, т.е. напряжение, необходимое вдыхательному клапану при заранее заданном давлении, kp_P - коэффициент пропорциональности, P_set - заранее заданное значение давления, lp_P - значение давления обратной связи, kd_P - дифференциальный коэффициент пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора (ПИД-регулятора), last_lp_P - предыдущее значение давления обратной связи.

6. Способ по п.5, в котором коэффициенты K 1 и B 1 пропорциональности зависят от характеристик вдыхательного клапана, при этом значения K 1 и B 1 определяют по кривой зависимости давления от напряжения, полученной в результате множества калибровок вдыхательного клапана.

7. Способ по п.1, в котором на шаге D задающее напряжение V 2 для выдыхательного клапана вычисляют при помощи следующей формулы: где Peep - положительное давление в конце выдоха, DP - разность между заранее заданным положительным давлением в конце выдоха и наблюдаемым значением положительного давления в конце выдоха, K 2 и B 2 - коэффициенты.

8. Способ по п.7, в котором коэффициенты K 2 и B 2 пропорциональности зависят от характеристик выдыхательного клапана, при этом значения K 2 и B 2 определяют по кривой зависимости давления от напряжения, полученной в результате множества калибровок выдыхательного клапана.

9. Способ по п.1, в котором на шаге C, если давление, регистрируемое датчиком давления, превышает верхний предел для сигнализации или превосходит целевое давление на 3 см водного столба или если время вдоха истекло, блок управления обеспечивает переключение аппарата искусственной вентиляции легких со вдоха на выдох.

10. Способ по п.1, в котором на шаге D, если время выдоха истекает или если срабатывает триггер пациента, блок управления обеспечивает переключение аппарата искусственной вентиляции легких с выдоха на вдох.


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

1. Способ вентиляции с управлением давлением для турбинного аппарата искусственной вентиляции легких, согласно которому на шаге A включают аппарат искусственной вентиляции легких, при этом блок управления аппарата искусственной вентиляции легких управляет двигателем турбины так, чтобы он вращался с частотой U вращения, при этом двигатель турбины сконфигурирован для обеспечения аппарата искусственной вентиляции легких газом высокого давления; на шаге B определяют состояние дыхания пациента при помощи блока определения, при этом, если пациент находится в состоянии вдоха, выполняют шаг C для выполнения управления на фазе вдоха на стороне аппарата искусственной вентиляции легких, а в противном случае, если пациент находится в состоянии выдоха, выполняют шаг D для выполнения управления на фазе выдоха на стороне пациента; на шаге C регулируют степень открытия вдыхательного клапана путем управления задающим напряжением V 1 для этого вдыхательного клапана с помощью блока управления для управления давлением воздуха на фазе вдоха и выполняют шаг D или шаг E после завершения управления на фазе вдоха; на шаге D регулируют степень открытия выдыхательного клапана путем управления задающим напряжением V 2 для этого вдыхательного клапана с помощью блока управления для управления положительным давлением в конце выдоха на фазе выдоха и выполняют шаг C или шаг E после завершения управления на фазе выдоха; и на шаге E заканчивают подачу внешнего воздуха из аппарата искусственной вентиляции легких пациенту и отключают аппарат искусственной вентиляции легких.

2. Способ по п.1, в котором частоту U вращения двигателя турбины вычисляют при помощи следующей формулы: где R_VCV - сопротивление системы, - заранее заданная скорость потока, Ti - время вдоха, C_VCV - податливость системы, PEEP_Set - заранее заданное значение положительного давления в конце выдоха.

3. Способ по п.2, в котором заранее заданную скорость потока вычисляют при помощи следующей формулы: где TV - значение обратной связи дыхательного объема, т.е. общий вдыхаемый дыхательный объем в непосредственно предшествующий период времени, T - время вдоха.

4. Способ по п.3, в котором упомянутый блок управления сконфигурирован для вычисления требуемой частоты U вращения двигателя при помощи формулы вычисления частоты вращения двигателя турбины в соответствии с заранее заданным значением дыхательного объема, заранее заданным положительным значением давления после выдоха, временем вдоха и заранее заданной скоростью потока, считываемых блоком чтения, и для управления двигателем таким образом, чтобы он вращался с частотой U вращения.

5. Способ по п.1, в котором на шаге C задающее напряжение V 1 для вдыхательного клапана вычисляют при помощи следующих формул: где P_set - заранее заданное значение давления, K 1 и B 1 - коэффициенты пропорциональности, feedforward_Ctrl - напряжение прямого управления, т.е. напряжение, необходимое вдыхательному клапану при заранее заданном давлении, kp_P - коэффициент пропорциональности, P_set - заранее заданное значение давления, lp_P - значение давления обратной связи, kd_P - дифференциальный коэффициент пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора (ПИД-регулятора), last_lp_P - предыдущее значение давления обратной связи.

6. Способ по п.5, в котором коэффициенты K 1 и B 1 пропорциональности зависят от характеристик вдыхательного клапана, при этом значения K 1 и B 1 определяют по кривой зависимости давления от напряжения, полученной в результате множества калибровок вдыхательного клапана.

7. Способ по п.1, в котором на шаге D задающее напряжение V 2 для выдыхательного клапана вычисляют при помощи следующей формулы: где Peep - положительное давление в конце выдоха, DP - разность между заранее заданным положительным давлением в конце выдоха и наблюдаемым значением положительного давления в конце выдоха, K 2 и B 2 - коэффициенты.

8. Способ по п.7, в котором коэффициенты K 2 и B 2 пропорциональности зависят от характеристик выдыхательного клапана, при этом значения K 2 и B 2 определяют по кривой зависимости давления от напряжения, полученной в результате множества калибровок выдыхательного клапана.

9. Способ по п.1, в котором на шаге C, если давление, регистрируемое датчиком давления, превышает верхний предел для сигнализации или превосходит целевое давление на 3 см водного столба или если время вдоха истекло, блок управления обеспечивает переключение аппарата искусственной вентиляции легких со вдоха на выдох.

10. Способ по п.1, в котором на шаге D, если время выдоха истекает или если срабатывает триггер пациента, блок управления обеспечивает переключение аппарата искусственной вентиляции легких с выдоха на вдох.


Евразийское 026032 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.02.28
(21) Номер заявки 201491759
(22) Дата подачи заявки 2013.10.22
(51) Int. Cl. A61M16/00 (2006.01)
(54) СПОСОБ ВЕНТИЛЯЦИИ С УПРАВЛЕНИЕМ ДАВЛЕНИЕМ ДЛЯ ТУРБИННОГО АППАРАТА ИСКУССТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ЛЕГКИХ
(31) 201210575970.5
(32) 2012.12.26
(33) CN
(43) 2015.06.30
(86) PCT/CN2013/085723
(87) WO 2014/101548 2014.07.03
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
БЕЙДЖИН АЕОНМЕД КО., ЛТД. (CN)
(72) Изобретатель:
Чэн Дзе (CN)
(74) Представитель:
Поликарпов А.В. (RU)
(56) CN-A-101468219 CN-A-100998902 CN-U-202554684 CN-A-101721767 CN-A-101757707 US-A-5630411
(57) В изобретении представлен способ вентиляции с управлением давлением для турбинного аппарата искусственной вентиляции легких, который включает следующие шаги: включение аппарата искусственной вентиляции легких, при этом блок управления аппарата искусственной вентиляции легких управляет двигателем турбины так, чтобы он вращался с частотой U вращения, при этом двигатель турбины обеспечивает аппарат искусственной вентиляции легких газом высокого давления; блок определения определяет состояние дыхания пациента, если пациент находится в состоянии вдоха, выполняется переход к управлению на фазе вдоха, если пациент находится в состоянии выдоха, выполняется переход к управлению на фазе выдоха; давление воздуха на фазе вдоха управляется блоком управления путем управления задающим напряжением V1 вдыхательного клапана для регулировки степени открытия вдыхательного клапана, при этом положительное значение давления в конце выдоха на фазе выдоха управляется блоком управления путем управления задающим напряжением V2 выдыхательного клапана для регулировки степени открытия выдыхательного клапана, и если подача воздуха аппаратом искусственной вентиляции легких пациенту из внешнего источника прекращается, то аппарат искусственной вентиляции легких отключают. Данный способ реализует синхронное управление частотой вращения двигателя турбины в реальном времени и управление в реальном времени входными напряжениями вдыхательного клапана и выдыхательного клапана аппарата искусственной вентиляции легких, посредством чего решается задача точного управления частотой вращения двигателя и целевым давлением.
Область техники
Настоящая заявка относится к области способов управления давлением для аппаратов искусственной вентиляции легких, в частности к способу вентиляции с управлением давлением для турбинного аппарата искусственной вентиляции легких.
Предпосылки создания изобретения
На сегодняшний день для управления наркозными аппаратами и аппаратами искусственной вентиляции легких применяют управление объемом или давлением. В общем случае каждый из способов управления объемом и управления давлением применяется для разных групп пациентов. Управление давлением предпочтительнее в тех случаях, когда необходимо регулярное снабжение пациента газом под заданным давлением в соответствии с осуществляемой врачом регулировкой, при этом газ в каждый момент времени подается с практически идентичным давлением, поэтому управление давлением может применяться для множества различных пациентов, включая пациентов, страдающих от повреждений легких, детей и новорожденных.
Среди всех режимов искусственной вентиляции легких, осуществляемой при помощи аппаратов искусственной вентиляции легких, режим вентиляции с управлением давлением является самым простым. В традиционных аппаратах искусственной вентиляции легких источником воздуха является газ высокого давления, который подается из воздушного компрессора или из внешнего устройства, поэтому управление при искусственной вентиляции легких с управлением давлением среды реализуется путем управления степенью открытия вдыхательного клапана, при этом значение целевого давления контролируют в реальном времени на основе обратной связи от датчика давления. Однако в турбинных аппаратах искусственной вентиляции легких источником воздуха является газ высокого давления, формируемый вращением турбины, поэтому искусственная вентиляция легких с управлением давлением (PCV, pressure controlled ventilation) требует не только управления целевым давлением, но также и вычисления частоты вращения турбины, которая входит в состав турбинного аппарата искусственной вентиляции легких. Слишком низкая частота вращения турбины может не позволять достичь целевого давления, а слишком высокая частота вращения турбины может приводить к выходу целевого давления из под контроля, и следовательно, к риску повреждений.
Сущность изобретения
В вариантах осуществления настоящего изобретения предложен способ вентиляции с управлением давлением, который позволяет точно управлять частотой вращения двигателя и целевым давлением, обеспечивая высокий уровень безопасности, стабильности и надежности турбинного аппарата искусственной вентиляции легких.
Для этих целей в настоящем изобретении применяются технические решения, описанные ниже.
Способ вентиляции с управлением давлением для турбинного аппарата искусственной вентиляции легких включает шаги A-E, описанные ниже:
шаг A включения аппарата искусственной вентиляции легких, при этом блок управления аппарата искусственной вентиляции легких управляет двигателем турбины так, чтобы он вращался с частотой U вращения, при этом двигатель турбины сконфигурирован для обеспечения искусственной вентиляции легких с использованием газа высокого давления;
шаг B определения состояния дыхания пациента при помощи блока определения, при этом, если пациент находится в состоянии вдоха, выполняют шаг C, в противном случае, если пациент находится в состоянии выдоха, выполняют шаг D;
шаг C регулировки степени открытия вдыхательного клапана путем управления задающим напряжением V1 для этого вдыхательного клапана с помощью блока управления с целью управления давлением воздуха на фазе вдоха, и выполнение шага D или шага E после завершения управления на фазе вдоха;
шаг D регулировки степени открытия выдыхательного клапана путем управления задающим напряжением V2 для этого выдыхательного клапана с помощью блока управления с целью управления положительным давлением в конце выдоха на фазе выдоха, и выполнение шага C или шага E после завершения управления на фазе выдоха; и
шаг E окончания подачи внешнего воздуха из аппарата искусственной вентиляции легких пациенту и отключение аппарата искусственной вентиляции легких.
Предпочтительно частоту U вращения двигателя турбины вычисляют при помощи следующей формулы:
U = R _ VCV * Qt arg et + Ti * Qt arg et IС _ VCV + PEEP _ Set
где R_VCV - сопротивление системы,
Qtarget - скорость потока,
Ti - время вдоха,
C_VCV - податливость системы,
PEEP_Set - заранее заданное значение положительного давления в конце выдоха. Предпочтительно заранее заданную скорость потока Qtarget вычисляют при помощи следующей формулы:
Qtarget=TV/T
где TV - значение обратной связи дыхательного объема, т. е. общий вдыхаемый дыхательный объем в непосредственно предшествующий период времени, T - время вдоха.
Предпочтительно упомянутый блок управления сконфигурирован для вычисления требуемой частоты U вращения двигателя при помощи формулы вычисления частоты вращения двигателя турбины в соответствии с заранее заданным значением дыхательного объема, заранее заданным положительным значением давлением после выдоха, временем вдоха и заранее заданной скоростью потока, считываемых блоком чтения, и для управления двигателем таким образом, чтобы он вращался с частотой U вращения.
Предпочтительно на шаге C задающее напряжение V1 для вдыхательного клапана вычисляют при помощи следующих формул:
feedforward_Ctrl=Ki * Pset + В J
Vi=feedforward_Ctrl+kp_P*(P_set-lp_P)+kd_P;|!(0-(lp_P-last_lp_P))|
где Pset - заранее заданное значение давления, K1 и B1 -коэффициенты пропорциональности,
feedforwardCtrl - напряжение прямого управления, т. е. напряжение, необходимое вдыхательному клапану при заранее заданном давлении,
kp_P - коэффициент пропорциональности, P_set - заранее заданное значение давления, lp_P - значение давления обратной связи,
kd_P - дифференциальный коэффициент пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора (ПИД-регулятора),
last_lp_P - предыдущее значение давления обратной связи.
Предпочтительно коэффициенты K1 и B1 пропорциональности зависят от характеристик вдыхательного клапана, при этом значения K1 и B1 определяют на основе кривой зависимости давления от напряжения, полученной в результате множества калибровок вдыхательного клапана.
Предпочтительно на шаге D задающее напряжение V2 для выдыхательного клапана вычисляют при помощи следующей формулы:
V2=k2 * (Peep+DP) +В2 где Peep - положительное давление в конце выдоха,
DP - разность между заранее заданным положительным давлением в конце выдоха и наблюдаемым значением положительного давления в конце выдоха, а K2 и B2- коэффициенты.
Предпочтительно коэффициенты K2 и B2 пропорциональности зависят от характеристик выдыхательного клапана, при этом значения K2 и B2 определяют на основе кривой зависимости давления от напряжения, полученной в результате множества калибровок выдыхательного клапана.
Предпочтительно на шаге C, если давление, регистрируемое датчиком давления, превышает верхний предел для сигнализации или превышает целевое давление на 3 см водного столба, или если время вдоха истекло, то блок управления обеспечивает переключение аппарата искусственной вентиляции легких со вдоха на выдох.
Предпочтительно на шаге D, если время выдоха истекает или если срабатывает триггер пациента, то блок управления обеспечивает переключение аппарата искусственной вентиляции легких с выдоха на вдох.
Настоящее изобретение обладает следующими преимуществами. В предложенном способе вентиляции с управлением давлением для турбинного аппарата искусственной вентиляции легких рабочие параметры аппарата искусственной вентиляции легких, такие как сопротивление R_VCV системы, податливость C_VCV системы и заданное значение положительного давления в конце выдоха (Positive End-Expiratory Pressure, PEEP), PEEP_Set, комбинируются с управлением частотой вращения турбины с целью обеспечения постоянного потока под управлением турбины и синхронного управления в реальном времени, т.е. входным напряжением вдыхательного клапана и входным напряжением выдыхательного клапана в аппарате искусственной вентиляции легких управляют в реальном времени с целью обеспечения точного управления частотой вращения двигателя и целевым давлением, поэтому турбинный аппарат искусственной вентиляции легких имеет высокий уровень безопасности, стабильности и надежности.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой блок-схему алгоритма, иллюстрирующую способ вентиляции с управлением давлением для турбинного аппарата искусственной вентиляции легких в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2 представляет собой блок-схему алгоритма управления вдохом в способе вентиляции с управлением давлением для турбинного аппарата искусственной вентиляции легких в соответствии с одним из
вариантов осуществления настоящего изобретения; и
фиг. 3 представляет собой блок-схему алгоритма управления выдохом в способе вентиляции с управлением давлением для турбинного аппарата искусственной вентиляции легких в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
Технические решения, использованные в настоящем изобретении, описаны далее с помощью конкретных вариантов в сочетании с приложенными чертежами.
В соответствии с иллюстрацией фиг. 1 способ вентиляции с управлением давлением для турбинного аппарата искусственной вентиляции легких включает шаги A-E, описанные ниже:
на шаге A выполняют включение аппарата искусственной вентиляции легких, при этом блок управления аппарата искусственной вентиляции легких управляет двигателем турбины таким образом, чтобы он вращался с частотой U вращения, при этом двигатель турбины сконфигурирован для обеспечения аппарата искусственной вентиляции легких газом высокого давления;
на шаге B выполняют определение состояния дыхания пациента при помощи блока определения, при этом, если пациент находится в состоянии вдоха, выполняют шаг C с целью управления на фазе вдоха на стороне аппарата искусственной вентиляции легких, а в противном случае, если пациент находится в состоянии выдоха, выполняют шаг D с целью выполнения управления на фазе выдоха на стороне пациента;
на шаге C выполняют регулировку степени открытия вдыхательного клапана путем управления задающим напряжением V1 для этого вдыхательного клапана с помощью блока управления с целью управления давлением воздуха на фазе вдоха, и выполняют шаг D или шаг E после завершения управления на фазе вдоха;
на шаге D выполняют регулировку степени открытия выдыхательного клапана путем управления задающим напряжением V2 для этого выдыхательного клапана с помощью блока управления с целью управления давлением в конце выдоха на фазе выдоха, и выполняют шаг C или шаг E после завершения управления на фазе выдоха; и
на шаге E выполняют: окончание подачи внешнего воздуха из аппарата искусственной вентиляции легких пациенту и отключение аппарата искусственной вентиляции легких.
На шаге A в системе управления турбиной, поскольку турбина имеет низкую скорость реагирования и не приспособлена для управления в реальном времени, к турбине во время управления вдохом и управления выдохом в процессе искусственной вентиляции легких прикладывают постоянное напряжение, чтобы поддерживать частоту вращения турбины постоянной. Величина частоты вращения турбины зависит от сопротивления системы, податливости системы и заранее заданного дыхательного объема, и следовательно, частоту U вращения турбинного двигателя (т. е. двигателя для турбины) вычисляют при помощи следующей формулы:
U = R _ VCV * Qt arg et + Ti *Qtarget/C_ VCV + PEEP_ Set I
где R_VCV - сопротивление системы, Qtarget - заранее заданная скорость потока, Ti - время вдоха, C_VCV - податливость системы,
PEEP_Set - заранее заданное значение положительного давления в конце выдоха (PEEP). Заранее заданная скорость потока равна дыхательному объему, поделенному на время вдоха, и следовательно, заранее заданную скорость Qtarget потока вычисляют при помощи следующей формулы:
Qtarget = TV/T I
где TV - значение обратной связи дыхательного объема, т. е. общий вдыхаемый дыхательный объем в непосредственно предшествующий период времени, а T - время вдоха.
Блок управления аппарата искусственной вентиляции легких сконфигурирован для вычисления требуемой частоты U вращения двигателя при помощи приведенной выше формулы вычисления частоты вращения двигателя турбины в соответствии с общим дыхательным объемом в непосредственно предшествующий период, заранее заданным значением положительного давления после выдоха, временем вдоха и заранее заданной скоростью потока, считываемых блоком чтения, и для управления двигателем таким образом, чтобы он вращался с частотой U вращения.
Управление вентиляцией с управляемым давлением включает в себя в основном управление на фазе вдоха и управление на фазе выдоха. При управлении на фазе вдоха объектом управления является заранее заданное значение Pset давления, которое в данном конкретном случае реализуется путем управления степенью открытия вдыхательного клапана. Степень открытия вдыхательного клапана определяется задающим напряжением, поданным на вдыхательный клапан, при этом на шаге C задающее напряжение V1 для вдыхательного клапана вычисляют при помощи следующих формул:
ftS &drchrward_CirL=Ki * Psdt -1- В,
V j=fccdfonvaTd_Ctrl +kp_P*^P_sct-lp_Pl+kd_P*{0-tJp_P-last_lp_Pj)
где Pset - заранее заданное значение давления, K1 и B1 - коэффициенты пропорциональности,
feedforward_Ctrl - напряжение прямого управления, т. е. напряжение, необходимое вдыхательному клапану при заранее заданном давлении,
kp_P - коэффициент пропорциональности,
P_set - заранее заданное значение давления,
lp_P - значение давления обратной связи,
kd_P - дифференциальный коэффициент ПИД-регулятора,
last_lp_P - предыдущее значение давления обратной связи.
Предпочтительно коэффициенты K1 и B1 пропорциональности зависят от характеристик вдыхательного клапана, при этом значения K1 и B1 определяют на основе кривой зависимости давления от напряжения, полученной в результате множества калибровок вдыхательного клапана. Неточная калибровка значений K2 и B2 может приводить к неточному управлению целевым давлением.
Предпочтительно в процессе управления на фазе выдоха, если давление, регистрируемое датчиком давления, превышает верхний предел для сигнализации или превосходит целевое давление на 3 см водного столба, или если время вдоха истекло, то блок управления обеспечивает переключение аппарата искусственной вентиляции легких с вдоха на выдох.
В процессе управления на фазе выдоха объектом управления является заранее заданное PEEP (т. е. значение положительного давления в конце выдоха), управление реализуется в данном конкретном случае с помощью степени открытия выдыхательного клапана. Степень открытия выдыхательного клапана определяется задающим напряжением, поданным на выдыхательный клапан, при этом на шаге D задающее напряжение V2 для выдыхательного клапана вычисляют при помощи следующей формулы:
V2=k2* (Peep+DP) +В2
где Peep - положительное давление в конце выдоха,
DP - разность между заранее заданным положительным давлением в конце выдоха и наблюдаемым значением положительного давления в конце выдоха, а K2 и B2 - коэффициенты.
Коэффициенты K2 и B2 пропорциональности зависят от характеристик выдыхательного клапана, при этом значения K2 и B2 определяют на основе кривой зависимости давления от напряжения, полученной в результате множества калибровок выдыхательного клапана. Неточная калибровка значений K2 и B2 может приводить к неточному управлению положительным давлением в конце выдоха.
Также в процессе управления на фазе выдоха дополнительно выполняется автоматическая регулировка положительного давления в конце выдоха. Если положительное давление в конце выдоха в непосредственно предшествующем периоде времени было слишком высоким, то значение DP, т. е. разность между заранее заданным и наблюдаемым значением положительного давления в конце выдоха, будет меньше нуля, а если положительное давление в конце выдоха в непосредственно предшествующем периоде времени было слишком низким, то значение DP, то есть разность между заранее заданным и наблюдаемым значением положительного давления в конце выдоха, будет больше нуля, за счет чего повышается точность управления выдыхательным клапаном.
Фиг. 2 представляет собой блок-схему алгоритма управления вдохом в способе вентиляции с управлением давлением для турбинного аппарата искусственной вентиляции легких в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. В соответствии с иллюстрацией блок определения обеспечивает определение состояния дыхания пациента, и если пациент предпринимает попытку вдоха, то запускается управление на фазе вдоха, в то время как блок управления в реальном времени определяет значение давления дыхательного контура с помощью датчика давления, который связан с блоком управления. Если давление, регистрируемое датчиком давления, превышает верхний предел для сигнализации, или превосходит целевое давление на 3 см водного столба (см H2O), или если заранее заданное время вдоха истекло, то блок управления обеспечивает переключение аппарата искусственной вентиляции легких с вдоха на выдох, т. е. управление на фазе вдоха заканчивается и запускается управление на фазе выдоха. При этом, если при управлении на фазе вдоха необходимо прекратить подачу воздуха пациенту, то аппарат искусственной вентиляции легких отключают.
Фиг. 3 представляет собой блок-схему алгоритма управления выдохом в способе вентиляции с управлением давлением для турбинного аппарата искусственной вентиляции легких в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. В соответствии с иллюстрацией блок определения обеспечивает определение состояние дыхания пациента, и если пациент предпринимает попытку выдоха, то запускается управление на фазе выдоха. В течение управления на фазе выдоха в реальном времени определяют, не истекло ли время выдоха. Когда время выдоха истекает, аппарат искусственной вентиляции легких переключают с управления на фазе выдоха на управление на фазе вдоха. Во время контроля времени, также в реальном времени, контролируют триггер пациента, и если триггер пациента
обнаружен, то аппарат искусственной вентиляции легких также должен быть переключен на управление на фазе выдоха. В дополнение, если после окончания управления на фазе выдоха необходимо прекратить подачу воздуха пациенту, то аппарат искусственной вентиляции легких отключают.
Технические принципы, лежащие в основе настоящего изобретения, были описаны выше при помощи комбинаций конкретных вариантов его осуществления, которые предназначены исключительно для описания принципов настоящего изобретения, но не должны пониматься как ограничивающие настоящее изобретение в каком бы то ни было отношении. Другие варианты осуществления настоящего изобретения, которые могут быть найдены специалистами в настоящей области техники в свете описания в данном документе, без осуществления ими творческой деятельности, попадают в сферу правовой защиты настоящего изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ вентиляции с управлением давлением для турбинного аппарата искусственной вентиляции легких, согласно которому
на шаге A включают аппарат искусственной вентиляции легких, при этом блок управления аппарата искусственной вентиляции легких управляет двигателем турбины так, чтобы он вращался с частотой U вращения, при этом двигатель турбины сконфигурирован для обеспечения аппарата искусственной вентиляции легких газом высокого давления;
на шаге B определяют состояние дыхания пациента при помощи блока определения, при этом, если пациент находится в состоянии вдоха, выполняют шаг C для выполнения управления на фазе вдоха на стороне аппарата искусственной вентиляции легких, а в противном случае, если пациент находится в состоянии выдоха, выполняют шаг D для выполнения управления на фазе выдоха на стороне пациента;
на шаге C регулируют степень открытия вдыхательного клапана путем управления задающим напряжением V1 для этого вдыхательного клапана с помощью блока управления для управления давлением воздуха на фазе вдоха и выполняют шаг D или шаг E после завершения управления на фазе вдоха;
на шаге D регулируют степень открытия выдыхательного клапана путем управления задающим напряжением V2 для этого вдыхательного клапана с помощью блока управления для управления положительным давлением в конце выдоха на фазе выдоха и выполняют шаг C или шаг E после завершения управления на фазе выдоха; и
на шаге E заканчивают подачу внешнего воздуха из аппарата искусственной вентиляции легких пациенту и отключают аппарат искусственной вентиляции легких.
2. Способ по п.1, в котором частоту U вращения двигателя турбины вычисляют при помощи следующей формулы:
U = R_VCV*QtaTget + Ti*Qtaiget/C_VCV+PEEP_Set где R VCV - сопротивление системы, Qtaiget - заранее заданная скорость потока, Ti - время вдоха, C_VCV - податливость системы,
PEEPSet - заранее заданное значение положительного давления в конце выдоха.
3. Способ по п.2, в котором заранее заданную скорость потока Qtsiget вычисляют при помощи следующей формулы:
Qtaiget =TV/T
где TV - значение обратной связи дыхательного объема, т.е. общий вдыхаемый дыхательный объем в непосредственно предшествующий период времени, T - время вдоха.
4. Способ по п.3, в котором упомянутый блок управления сконфигурирован для вычисления требуемой частоты U вращения двигателя при помощи формулы вычисления частоты вращения двигателя турбины в соответствии с заранее заданным значением дыхательного объема, заранее заданным положительным значением давления после выдоха, временем вдоха и заранее заданной скоростью потока, считываемых блоком чтения, и для управления двигателем таким образом, чтобы он вращался с частотой U вращения.
5. Способ по п.1, в котором на шаге C задающее напряжение V1 для вдыхательного клапана вычисляют при помощи следующих формул:
feedforward_Ctrl=Ki * Pset + Bt
Vi=feedforward_Ctrl+kp_P!(!(P_set-lp_P)+kd_P*(0-(lp_P-lastJp_P))
где P_set - заранее заданное значение давления, K1 и B1 - коэффициенты пропорциональности,
feedforward_Ctrl - напряжение прямого управления, т.е. напряжение, необходимое вдыхательному клапану при заранее заданном давлении,
kp_P - коэффициент пропорциональности, P_set - заранее заданное значение давления, lp_P - значение давления обратной связи,
kd_P - дифференциальный коэффициент пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора (ПИД-регулятора),
last_lp_P - предыдущее значение давления обратной связи.
6. Способ по п.5, в котором коэффициенты K1 и B1 пропорциональности зависят от характеристик вдыхательного клапана, при этом значения K1 и B1 определяют по кривой зависимости давления от напряжения, полученной в результате множества калибровок вдыхательного клапана.
7. Способ по п.1, в котором на шаге D задающее напряжение V2 для выдыхательного клапана вычисляют при помощи следующей формулы:
V2=k2*(Peep+DP) +В2 где Peep - положительное давление в конце выдоха,
DP - разность между заранее заданным положительным давлением в конце выдоха и наблюдаемым значением положительного давления в конце выдоха, K2 и B2 - коэффициенты.
8. Способ по п.7, в котором коэффициенты K2 и B2 пропорциональности зависят от характеристик выдыхательного клапана, при этом значения K2 и B2 определяют по кривой зависимости давления от напряжения, полученной в результате множества калибровок выдыхательного клапана.
9. Способ по п.1, в котором на шаге C, если давление, регистрируемое датчиком давления, превышает верхний предел для сигнализации или превосходит целевое давление на 3 см водного столба или если время вдоха истекло, блок управления обеспечивает переключение аппарата искусственной вентиляции легких со вдоха на выдох.
10. Способ по п.1, в котором на шаге D, если время выдоха истекает или если срабатывает триггер
пациента, блок управления обеспечивает переключение аппарата искусственной вентиляции легких с
выдоха на вдох.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
026032
- 1 -
(19)
026032
- 1 -
(19)
026032
- 1 -
(19)
026032
- 4 -
(19)
026032
- 7 -