Аппарат искусственной вентиляции легких

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК М 1 Н 310 51)5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный нинститут медицинс(56) Аппарат "ЭнгФирмы "Гамбро". Ш ППИРАТ ИСКУССТВЕННОЙ ВЕНТИИ ЛЕГКИХобретение обеспечивает адекватныймен для поддержания жизнедеятельности пациента в реанимационныи пеоиод при ИВЛ за счет построения системы управления на принципе автоматического подбора величины скорости потока в зависимости от измеряемых параметров дыхания, что обеспечивается установкой в тройнике пациента первичного преобразователя 5 давления и выполнением системы 3 управления, которая снабжена последовательно соединен ными измерительным преобразователем. сумматором, к второму входу которого подключены задатчик внутрилегочного давления, нечетким контроллером и формирователем сигналов управления скоростью потока, 6 ил,1621930 10 20 25 30 35 Изобретение относится к медицинской технике и мажет быть использован в анестезиологии, реанимации и интенсивной тера- пии при замещении временно утраченной вентиля цион ной фун кции организма.Цель изобретения - повышение адекватнастй механизма искусственной вентиляции легких,На фиг.1 показана структурная схема аппарата; на.фиг,2 - структурная схема дыхательного контура; на фиг,3 - структурная схема системы управления; на фиг,4 - структурная схема нечетного контроллера, на фиг.5 - структурная схема алгоритма нечетного контроллера; на фиг.6 - таблица лингвистических переменных. Аппарат искусственной вентиляции легких содержит генератор 1 вдоха, дыхательньй контур 2, систему 3 управления, тройник 4 пациента; первичный измерительный преобразователь (ПИП) 5, исполнительный механизм 6 скорости патака, электромагнитный клапан 7 вдоха, электромагнитный клапан 8 выдоха, фармираватель 9, нечетный. контроллер 10 скорости потока, сумматор 11, задатчик 12 внутрилегачнага давления, измерительный преобразователь (ИП) 13, переключатели 14 и 15, второй формирователь 16, задатчик 17 частоты вентиляции, интегратор 18, дифференциатар 19 и микропроцессорный контроллер 20: Аппарат работает следующим образом После включения аппарата в электрическую сеть генератор 1 подает постоянный поток газа в дыхательный контур 2. На основании данных предварительного обследования или используя нормализованные данные врач с помощью переключателя 14- 40сопротивление, и переключателя 15 в .емкость, задатчика 12 устанавливает индивидуальное для конкретного пациента значение величины внутрилегачнага давления о виде электрического сигнала опреде ленной амплитуды и длительности, а задатчиком 17 - временные параметры ИВЛ, По сигналу с задатчика 17 формирователь Ф 2 16 формирует на своем выходе сигналы управления ЭМК 7 и 8, частота следования этих сигналов и их скоажнасть пропорциональны заданным врачом временным параметрам ИВЛ (частота вентиляции, отношение длительностей вдоха и.выдоха), Сигнал с выхода задатчика 12 через55 сумматор 11. поступает на вход нечеткого контроллера 10, на выходе которого пояоляется последовательность прямоугольных импульсов, пропорциональная скорости патока, обеспечивающего заданную величину внутрилегочнога.давления. Эта последовательность в Ф 1 9 формируется в цифровой.код "1 - 2 - 3" и передается на исполнительный механизм 6. В зависимости от частотыследования пропорциональных импульсовна выходе контроллера 10, а следовательно,и частоты следования кода "1 - 2 - 3" свыхода Ф 1 9 исполнительный механизм 6обеспечивает заданную врачам скоростьпотока. Аппарат подключают к пациенту.В процессе проведения ИВЛ истинноезначение давления измеряется ПИП 5 и подается на вход ИП 13. Электрический сигнална выходе ПИП 5, пропорциональный пневматическому сигналу давления в тройнике 4пациента; проходя ИП 13, нормируется по.амплитуде и длительности в электрическийсигнал Х (т), Этот сигнал поступает на входсумматора 11, на второй вход которого поступает электический сигнал 9(1). Сумматор11 осуществляет алгебраическое суммирование этих сигналов, в результате которогона его выходе появляется сигнал ошибкиг(с). Исходя из выбранной модели объектауправления (фиг,1) можно записатьХ (1)=Рген (- е 1);9(т)=Рген( -е э).где Х(1) - текущее значение внутрилегочноГа давления9(г) - текущее значение заданной аппаратом величины давления;т 1 - постоянная времени легких;тэ - постоянная (эквивалентная) времени аппарата и модели;с - длительность входа;Рген - давление, создаваемое генератором патока.Па определению ошибка равна( 1 )=Рген (гэ - е гэ д гЭ е эе= Рген( г г ) Сигнал, пропорциональный е (1), поступа-. ет на вход нечетного контроллера 10, в котором с помощью устройства 18 и 19 происходит соответственно интегрирование и дифференцирование сигнала ошибки. Для множества входных и выходных величин(Е, е,О ) можно ввести функции принадлежности и лингвистические переменные, Причем функция принадлежности для 0 отражает качественное значение этой величиныдля пациента, Для нормированной функции принадлежности значения аргумента и самой функциизаключены в интервале 0.1). Значение "1" соответствует условию наибольшего рассогласования с эталоном здоровья, а значение "0" полное с ним совпадение. Лингвистические переменные для функций 5 принадлежностей могут быть представлены в виде терм-множеств нормированной ошибки, ее производной и управляющего воздействия, Далее всех трех переменных приняты одинаковые интервалы: "Б" - боль шой, "ВС" - выше среднего, "С" - средний, "НС" - ниже среднего, "М" - малый, "Н" - близкий к нулю. На основании выбранных интервалов составлена таблица лингвистических правил для продукции типа: если 15 :н=:м ,и (ья )- "В С")и гм (о)=м ,и(и) - Н 1,то и(ЛО)=Ср(ЛО) - -ЛО 1 где к г. я ц ( о ) - максимальные значения переменных; 20,и(гц ); и(кч ); и(ЛО ) - функции принадлежности лингвистических переменных;"ВС", "Н" и "С" - примеры термов.На основании данной теории в МК 20 происходит выделение максимумов входных сигналов и их преобразования в функции принадлежности лингвистических переменных,и ( к ч ) =, д ех рК 1 ( 1 - г; щ ) ), К 1= 2,Р Е г й (о)и(0) хР 2В г и (о) К 2 =0,3.В ОЗУ процессора хранятся решающие правила, собранные е таблицу лингви стических переменных, и осуществляется вычисление (выбор) управляющего воздействия также в виде лингвистической переменнойр(ЛО), Функционирование МК 20 осуществляется таким образом, что про грамма начинается с задания таблицы лин-гвистических переменных о виде целочисленного массива 1 (3, . Далее с шины данных считываются лингвистические переменные,и (Кд) - ЕС 1 и лингвистиче ские переменные ис д (о) 1 - ЕД 1. После еыбора знака ЕС 1 и ЕД 1 логически обрабатываются с присвоением новой перемен.ной М 1 значения Р 1 (" ЕС 1) и новой переменной М 2 = Г 2 (ЕД 1) индексов массива(1, , после чего определяется значение величины Е = (М 1, М 2), Логическая обработка этой величины дает лингвистическую переменную МЗ = ГЗ, которая в виде лингвистической переменной,и ( Л О) поступает на вход функционального преобразователя, с помощью которого происходит обратное преобразование лингвистической переменной в цифровой код. Этот код поступает на вход Ф 19, сигналы управления с выхода Ф 9 определяют направление и угол поворота шагового двигателя, а следовательно, уменьшение или увеличение зазора,в устройстве "сопла-заслонка"., Тем самым происходит автоматическое управление величиной Чп(с) в направлении минимизации величины г (1 ) .Таким образом осуществляется работа аппарата с ауторегуляцией величины минутной вентиляции с учетом изменения интегральных параметров системы внешнего дыхания.Формула изобретения, Аппарат искусственной вентиляции легких, содержащий генератор вдоха постоянного потока и систему управления, включающую формирователь сигналов управления временными параметрами, под-, ключенные к первому и второму входам дыхательного контура с исполнительными механизмами, третий вход и выход которого связань 1 с тройником пациента, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью. повышения адекватности искусственной вентиляции легких, в тройнике пациента установлен первичный измерительный преобразователь, выход которого подключен к системе управления, которая снабжена последовательно соединенными измерительным преобразователем, сумматором, к второму входу которого подключен задатчик внутри- легочного давления, нечетким контроллером и формирователем сигналов управления скоростью потока, причем вход задатчика давления подключен к выходу формирователя сигналов управления временными параметрами, являющемуся первым выходом системы управления, вторым выходом которой служит выход формирователя сигналов управления скоростью потока, подключенный к четвертому входу дыхательного контура, 16219301621930 Редактор А.Мотыль акаэ 65 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035; Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 НТ СССР дственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж л. Гагарина, 10 П Составитель Техред М,Мо Николаевнтал Корректор Л.Бескид