РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИЙ МЕХАНИЗМ, РАЗЛИЧНЫЕ СПОСОБЫ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ФАЗ ДЫХАТЕЛЬНОГО ЦИКЛА РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Для обеспечения движения газа в требуемых направле­ниях в аппаратах ИВЛ используют разнообразные по кон­структивному исполнению устройства, назначение кото­рых — пропускать газ только в предписанном направле­нии. Распределительное устройство может быть выполнено с применением механического, пневматического или электрического привода и без специального привода. Устройства последнего типа самодействующие клапаны имеют самую простую конструкцию (рис. 18, а, б) и пропу­скают газ только в одном направлении. Действие их ясно без особого разъяснения. Отметим только, что пластинча­тые клапаны надежно работают независимо от своего положения, если пластина прижимается к седлу пружиной. Отличительной особенностью мембранного клапана (рис. 18, в) является его необратимость. Если остальные клапаны пропускают газ под действием создаваемого под пластиной давления или же под действием создаваемого над пластиной разрежения, то мембранный клапан пропу­скает газ при создании давления на его входе или выходе и не пропускает газ, когда в любом из этих патрубков соз­дается разрежение.

18. Простейшие конструкции самодснствующнх клапанов (схема):

а — пластинчатый клапан; б — резиновый грибковым клапан; в — мембраннный клапан; г - предохранительный пружинный клапан; д – предохранительный гравитационный клапан; е - характеристики предохранительных клапанов: 1 - «идеального»; 2 - гравитационного; 3 - пружинного: ж – мембранный нереверсивный клапан - положение вдоха; з- мембранный нереверсивный клапан - положение выдоха; ж и з: 1 - патрубок пациента; 2 — патрубок выдоха; 3 — патрубок аппарата.

Разновидностью самодействующих клапанов являются предохранительные клапаны, назначением которых явля­ется выпуск части газа под действием давления или раз­режения, превысившего заданный уровень. Чаще всего та­кие клапаны (рис. 18,г,д) ограничивают давление (разре­жение) газа в дыхательном контуре или в какой-то другой части пневмосистемы аппарата. Различают регулируе­мые и нерегулируемые предохранительные клапаны. Ха­рактеристики пружинных и гравитационных предохрани­тельных клапанов несколько отличаются друг от друга, к «идеальному» виду ближе характеристика гравитационно­го клапана (рис. 18, е).

К самодействующим клапанам можно отнести также не­реверсивные клапаны, предназначенные для распределе­ния потоков газа во время ИВЛ и при самостоятельном дыхании. Конструкции этих клапанов весьма разнообраз­ны, но в выпускаемых в СССР аппаратах преимуществен­но используется нереверсивный клапан с резиновой мем­браной (рис. 18, ж, з).

Когда во время вдоха газ поступает пациенту от генера­тора вдоха, то центральный грибковый клапан открывает отверстия в центральной части эластичной мембраны. В ре­зультате возникающего перепада давления мембрана пере­крывает седло, предотвращая выход газа наружу через патрубок выдоха. Условием перехода иеревсрсивного клапа­на в состояние выдоха служит прекращение подачи газа и снижение его давления на входе в клапан до нуля. В этот момент давление газа на стороне пациента закрывает центральные отверстия мембраны. Последняя, прогибаясь, от­ходит от седла, позволяя газу из легких пациента выхо­дить наружу через патрубок выдоха.

Управляемые клапаны приводятся в действие механиче­ским, пневматическим или электрическим сигналом и мо­гут одновременно коммутировать потоки газа в нескольких линиях (рис. 19). С помощью золотниковых распредели­тельных устройств легче осуществить одновременную ком­мутацию нескольких пневматических линий. Их другое преимущество — независимость работы от разности дав­ления на входе и выходе. Вместе с тем в конструкции зо­лотникового распределительного устройства трудно соче­тать требования: снизить утечку и иметь небольшое управ­ляющее воздействие. Типичный пример использования пневматически управляемого клапана — блокировка линии выдоха аппарата во время вдоха. Надежное прижатие эластичной мембраны к седлу достигается за счет того, что давление под мембраной, т.е. в линии вдоха, больше давления в линии выдоха. В связи с распространением электронных схем управления в аппаратах ИВЛ все чаще используются клапаны с электромагнитным управлением.

19. Различные конструкции управляемых клапанов (схема):

а, б - с механическим приводом: 1 - вращающийся кулачок; в – пневматически управляемый клапан, предназначенный для перекрытия линии выдоха во время вдоха: 1- пациент; 2 - линия вдоха; 3 - мембрана; 4 - патрубок выдоха, г — клапан с электромагнитным приводом: 1 — неподвижный упор; 2 — эластичная трубка; 3 - магнитопровод; 4 - катушка; 5 – сердечник.

ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИЙ МЕХАНИЗМ

Распределительное устройство, переводящее аппарат ИВЛ из состояния вдоха в состояние выдоха и обратно, является важнейшим из устройств. Нереверсивный и пневматически управляемый клапаны осуществляют эту функцию под действием генератора вдоха переменного потока, который в этом случае совмещает свою работу с функциями переключающего механизма. В некоторых схемах переключающий механизм является самостоятельным блоком аппарата ИВЛ.

Так как во время дыхательного цикла изменяются зна­чения ряда его характеристик — объемов, давлений, скорости потока газа, длительности вдоха и выдоха, то усло­вием переключения фаз дыхательного цикла в принципе может быть выбрано достижение заданного значения любой из этих характеристик. Как будет показано ниже, метод переключения, особенно переключения со вдоха на выдох, сильно влияет на свойства аппарата ИВЛ. Поэто­му определение метода переключения аппарата на выдох имеет важное значение при его анализе или синтезе.

Структура переключающего механизма должна вклю­чать измеритель текущего значения выбранной для пере­ключения характеристики, задатчик требуемой величины, сравнивающее устройство и исполнительный механизм. Поскольку задатчик позволяет независимо устанавливать один из параметров ИВЛ, то необходимо, чтобы регули­руемая им характеристика была бы как можно теснее свя­зана с основными параметрами работы — минутной венти­ляцией, дыхательным объемом или частотой дыхания. Поэтому метод переключения тесно связан с важным по­требительским свойством аппарата — управляемостью (этим термином условимся называть степень удобства на­стройки аппарата на требуемый режим ИВЛ).

Если выбранная для осуществления переключения на выдох характеристика изменится из-за уменьшения прохо­димости дыхательных путей, изменения растяжимости лег­ких или степени герметичности дыхательного контура, то режим вентиляции отклонится от первоначально установ­ленного, вследствие чего метод переключения будет вли­ять и на другое важное качество аппарата — стабильность сохранения заданного режима работы при изменениях ха­рактеристик системы аппарат — пациент.