CN104399164A - 智能呼吸机及使用该呼吸机的通气方法 - Google Patents

Abstract

本发明的智能呼吸机及使用该呼吸机的通气方法属于医疗器械技术领域。该智能呼吸机包括电路、气路、操作面板和显示器，所述的气路中设有流量计和传感器，所述的电路中设有电源板，其还包括微电脑电子控制板和生命体征传感器，该微电脑电子控制板设于所述的电路中，该微电脑电子控制板与电源板、操作面板、显示器、气路和生命体征传感器分别通信连接。该智能呼吸机的通气方法包括如下步骤：微电脑电子控制板通过生命体征传感器采集人体体征参数的信息变化，控制气路中空气和氧气的流速比和报警装置，从而实现对病人进行氧浓度的智能调节以及发出警报进行急救处理。本发明可实现智能控制，从而实现对氧浓度进行“按需适时”调节而不改变潮气量。

Description

智能呼吸机及使用该呼吸机的通气方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种智能呼吸机及使用该呼吸机的通气方法。

背景技术

自1929年“铁肺”问世以来，呼吸机已在临床应用了70多年。呼吸机本身也过渡到目前的计算机控制智能化多功能型，性能日趋完善，使用安全性越来越高。作为一项人工替代通气功能的有效手段，呼吸机已普遍地应用于麻醉、各种原因所致的呼吸衰竭及大手术后的呼吸支持治疗中。呼吸机的应用，在现代医学中占有十分重要的位置。但是随着呼吸机的普及，各种各样的现场使用要求也暴露出它的一些弊端：

1、功能单一，只能给病人提供呼吸支持；不能同时提供人体生命体征监测，故可能导致氧中毒等不良反应发生；

2、由于不能进行对氧浓度的适时按需调节，常常需要医生或护士根据病人的病情变化进行人工调节，费时费力。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种具有多种功能的智能呼吸机及使用该呼吸机的通气方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种智能呼吸机，包括电路、气路、操作面板和显示器，所述的气路中设有流量计和传感器，所述的电路中设有电源板，该呼吸机还包括微电脑电子控制板和生命体征传感器，所述的微电脑电子控制板设于所述的电路中，所述的微电脑电子控制板与电源板、操作面板、显示器、气路和生命体征传感器分别通信连接。

本发明的技术方案还包括一种使用上述智能呼吸机的通气方法，其包括如下步骤：

微电脑电子控制板通过生命体征传感器采集人体体征参数的信息变化，控制气路中空气和氧气的流速比和报警装置，从而实现对病人进行氧浓度的智能调节以及发出警报进行急救处理。

通过上述本发明的技术方案，本发明的技术方案适用在急救、转运、家庭等需要使用呼吸机却不具有或不方便使用监护仪的场合，并具有智能操作和安全可靠的特点。

附图说明

图1为本发明智能呼吸机一种实施方式的结构示意图；

图2为本发明呼吸机的气路箱和电路箱的结构示意图；

图3为本发明呼吸机的气路的结构示意图；

图4为本发明使用呼吸机的通气方法的一种实施方式的流程框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明：

如图1、图2和图3所示，一种智能呼吸机，包括电路10、气路40、操作面板20和显示器30，所述的气路40中设有流量计和传感器，具体包括吸气气路及氧浓度、流量、压力传感器单元41以及呼气气路及流量、压力传感器单元42，并且吸气气路及氧浓度、流量、压力传感器单元41和呼气气路及流量、压力传感器单元42分别与病人100接触或连接。所述的电路10中设有电源板12。该呼吸机还包括微电脑电子控制板11和生命体征传感器50，所述的微电脑电子控制板11设于所述的电路10中，所述的微电脑电子控制板11与电源板12、操作面板20、显示器30、气路40和生命体征传感器50分别通信连接。

如图1、2和3所示，其中，所述的生命体征传感器50包括血氧/脉率探头51以及血压探头。

所述的微电脑电子控制板11中设有报警模块，所述的报警模块与外部的报警装置通信连接。

一种使用上述智能呼吸机的通气方法，包括如下步骤：

微电脑电子控制板11通过生命体征传感器50采集人体体征参数的信息变化，控制气路40中空气和氧气的流速比和报警装置，从而实现对病人100进行氧浓度的智能调节以及发出警报进行急救处理。

进一步的，其包括如下步骤：

微电脑电子控制板11通过血氧探头采集人体的血氧饱和度的信息变化，控制气路40中空气和氧气的比例电磁阀的流速比，从而实现对氧浓度进行智能调节而无须改变潮气量。

进一步的，其包括如下步骤：

微电脑电子控制板11通过血氧探头监测病人的血氧饱和度、脉率和血压等生命体征参数并与预设的数据进行比对，如果符合报警条件，即超出设定值，报警模块控制报警装置发出报警信号，通知医生以及其他人员对病人100进行及时急救处理。

进一步的，如图4所示，所述的通气方法具体包括如下步骤：

S1，设置病人的血氧饱和度上限和下限，即通过操作面板20设置病人的血氧饱和度上限和下限。在步骤S1中不仅设置血氧饱和度上下限来作为氧浓度调节的依据，同时还可设置另外两个血氧饱和度上下限来作为报警的判定依据。

S2，预置或者由机器默认氧浓度，所述的预置或者由机器默认的氧浓度为机器用到的最高氧浓度，即机器只能在21％～预置氧浓度下循环调节。

S3，生命体征传感器50采集、监测人体体征参数的信息变化并传递给微电脑电子控制板11，微电脑电子控制板11控制呼吸机气路40中空气和氧气的比例电磁阀流速比，使氧浓度降低一级而潮气量不变，经过一段时间再重复上述采集、监测、控制步骤，至血氧饱和度在设定范围内。一段时间可根据实际情况由医生等专业人员确定。

S4，当监测到血氧饱和度低于设定的下限时，微电脑电子控制板11控制呼吸机中空气和氧气的比例电磁阀流速比，使氧浓度升高一级而潮气量不变，经过一段时间再重复上述采集、监测、控制步骤，至血氧饱和度在设定范围内。一段时间可根据实际情况由医生等专业人员确定。

S5，如果已经在预置或者由机器默认氧浓度下给氧一段时间，仍然低于设定的下限值，则提示血氧饱和度下限报警，进行急救处理。

该呼吸机通气控制模式及方案，除了包括一般呼吸机的应有特征外，主要还包括微电脑电子控制板(或微电脑控制单元)的血氧探头信号输入端及血氧探头，因此它自身就带有血氧饱和度等生命体征参数监测功能，能够适时采集到病人的血氧饱和度等生命体征变化和具有完备的报警功能。微电脑控制单元利用血氧探头采集人体的血氧饱和度的信息变化，控制呼吸机气路中空气和氧气的比例电磁阀流速比，从而实现对氧浓度进行“按需适时”调节。

本发明特别适用于在急救、转运、家庭等需要使用呼吸机却不方便使用或不具有监护仪的场合。

如图1、2和3所示，本发明的呼吸机主要包括气路、电路、传感器及探头、操作面板、显示器等，其中气路部分与普通呼吸机相似，包括普通呼吸机应该具备的提供呼吸支持的气体执行气路***(主要包括吸气气路和呼气气路，有氧气输入接口、减压阀、安全阀、受电路部分控制的电磁阀、空氧混合器和吸气阀、呼吸管路、呼气阀等等)；电路部分除了普通呼吸机应该具备(如支持/控制呼吸气路、通气安全、流量及压力监测探头信号输入端及探头、操作设置和显示等)的电路***外，主要还包括微电脑控制单元和生命体征传感器，如血氧探头信号输入端及血氧探头。

其中生命体征传感器主要为血压探头和血氧/脉率探头；气路部主要为呼气回路A和吸气回路等；电路主要为电源板和微电脑电子控制板(微电脑控制单元)；操作面板和显示，其中操作面板为给操作人员操作和设置参数的部件；显示器为显示监测、设置、报警以及工作计时等各种信息的部件。而气路部分的详细原理参考图如图3所示，但图3所示的只是众多呼吸机气路中的一种实现方式而已，为便于理解，将该气路图作为本发明的气路原理参考图。

本发明在图3气路部分原理参考图中，呼吸机气路主要包括气源如氧气、空气、减压阀、比例电磁阀、流量传感器、空氧混合器、安全阀、氧浓度传感器、电磁阀、呼气阀、压力传感器以及呼吸机管路等。

如图3所示，压缩氧气和空气分别进入主机进气口后，分别经过减压阀，将压力进行稳压。再分别经过比例电磁阀的智能调节后以一定的流速通过流量传感器，它可以随时监测比例电磁阀给出的气体流量。然后一起进入空氧混合器，形成一定氧浓度的混合气体，最后经过氧浓度传感器对混合气体的氧浓度进行实际监测，最终再通过呼吸管路进入病人体内。一般地，在可能的场合还会在混合气体进入病人之前通过串联一湿化器将气体进行湿化和加热，使病人吸入的是湿润和温暖的气体。其中，在空氧混合器和呼吸管路之间还会增加一安全阀，安全阀是用来限制吸气气路中的最高压力的，当气路中因为某种特殊的原因(如气路堵塞等)导致压力超过气路***安全压力时，安全阀开放泄气。病人要呼出的气体通过呼吸管路进入到呼气阀排出到体外。在排出之前，这些呼出气体也经过流量传感器和压力传感器的监测，这些监测信号表示病人的气道压力和潮气量水平，是机器给病人进行通气的一个状态指标。同时压力和流速信号(流量传感器可以监测流速)还可以作为病人触发通气的压力和流速采样。其中，当在吸气状态时，电磁阀处于导通状态，这样将有一股气体压住呼气阀的排出口，保证吸气时气体只进入到病人体内。反之，在呼气时，电磁阀处于断开状态，病人呼出的气体可以自由排出到体外。

以上简单叙述了气体进入患者肺部的输送过程，也是普通呼吸机的一般工作过程。带微电脑的电子控制板(微电脑控制单元)是电控的核心部件，提供对流量、流速、压力的监测、管理键盘和显示处理、各种报警信号处理以及电磁阀的驱动信号，电子控制板还监控整机电源情况，在断电时发出声音报警等。

与普通的呼吸机不同，带微电脑的电子控制板(微电脑控制单元)还提供对血氧饱和度、脉率、血压等生命体征的监测以及完备的报警***，并且能够利用血氧探头采集人体的血氧饱和度的信息变化，控制呼吸机气路中空气和氧气的比例电磁阀的流速比，从而实现对氧浓度进行“按需适时”调节而不改变潮气量。

在图3中，鉴于呼吸机的不同种类或使用场合的限制，可能只有一种气源，比如在急救或转运中的呼吸机，可能只有压缩氧气或空气(如用电动涡轮驱动的空气)，那么虽然不能实现对氧浓度进行智能的“按需适时”调节，但是同样能够实现对病人生命体征进行适时监测和报警，同样具有非常积极的意义。

通气方法的具体实施例如下：医生设置病人的血氧饱和度上限和下限，如上限设置为96，下限设置为88；一个预置(或者由机器默认)氧浓度，如为80％，这个预置(或者由机器默认)氧浓度为机器用到的最高氧浓度，即机器只能在21％～预置氧浓度下循环调节。机器首先在预置(或默认)氧浓度80％下给气，经过一段时间，检测到血氧饱和度超过96，电路部分的微电脑控制单元控制呼吸机气路中空气和氧气的比例电磁阀流速比，使氧浓度降低一级而潮气量不变，经过一段时间再重复上述监测、控制步骤，至血氧饱和度在设定范围；当低于血氧饱和度下限时，控制呼吸机中空气和氧气的比例电磁阀流速比，使氧浓度升高一级而潮气量不变，经过一段时间再重复上述监测、控制步骤，至血氧饱和度在设定范围。如果已经在预置氧浓度80％下给氧一段时间，仍然低于88，则提示血氧饱和度下限报警，需要医生处理。一般地，医生设置的参数对该病人比较合理，总会在合理的氧浓度和血氧饱和度之间动态调节变化。

另外的控制方式可能不仅设置血氧饱和度上下限来作为氧浓度调节的依据，同时还设置另外两个血氧饱和度上下限来作为报警的判定依据。控制方法比较多，最终实现“根据病人体征的变化进行适时调节”即可。

同时，通过本发明方案，把以上所有这些功能及其结构整合成一个有机的整体，而不是将两种仪器简单的拼凑组合。如结构上紧凑，具有共同的操作和显示界面等。这样，就可以在急救、转运、家庭等不方便或不具有使用监护仪的场合使用了。

本发明与现有技术相比具有优点和积极效果如下：

1.不同于普通呼吸机仅仅具有呼吸支持功能，本呼吸机能够监测到的病人生命体征变化，具有血氧饱和度、脉率、血压等病人生命体征参数监测以及完备的报警***，同时也非常方便医护人员及时而直接的观察，故不易导致氧中毒等不良反应的发生，提高了呼吸机的使用安全性。

2.与普通的呼吸机不同，微电脑控制单元利用血氧探头采集人体的血氧饱和度的信息变化，控制呼吸机气路中空气和氧气的比例电磁阀的流速比而不改变潮气量，从而实现对氧浓度进行“按需适时”调节，具有一定的智能性。因此节省了氧气和人力，也不易导致氧中毒等不良反应的发生，提高了呼吸机的使用安全性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种智能呼吸机，包括电路、气路、操作面板和显示器，所述的气路中设有流量计和传感器，所述的电路中设有电源板，其特征在于，还包括微电脑电子控制板和生命体征传感器，所述的微电脑电子控制板设于所述的电路中，所述的微电脑电子控制板与电源板、操作面板、显示器、气路和生命体征传感器分别通信连接。

2.根据权利要求1所述的智能呼吸机，其特征在于，所述的生命体征传感器包括血氧/脉率探头。

3.根据权利要求2所述的智能呼吸机，其特征在于，所述的生命体征传感器包括血压探头。

4.根据权利要求1所述的智能呼吸机，其特征在于，所述的微电脑电子控制板中设有报警模块，所述的报警模块与外部的报警装置通信连接。

5.一种使用权利要求1至4任一智能呼吸机的通气方法，其特征在于，包括如下步骤：

微电脑电子控制板通过生命体征传感器采集人体体征参数的信息变化，控制气路中空气和氧气的流速比和报警装置，从而实现对病人进行氧浓度的智能调节以及发出警报进行急救处理。

6.根据权利要求5所述的通气方法，其特征在于，包括如下步骤：

微电脑电子控制板通过血氧探头采集人体的血氧饱和度的信息变化，控制气路中空气和氧气的比例电磁阀的流速比，从而实现对氧浓度进行智能调节而无须改变潮气量。

7.根据权利要求5所述的通气方法，其特征在于，包括如下步骤：

微电脑电子控制板通过血氧探头监测病人的血氧饱和度、脉率和血压的生命体征参数并与预设的数据进行比对，如果符合报警条件，控制报警装置发出报警信号。

8.根据权利要求5所述的通气方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，设置病人的血氧饱和度上限和下限；

S2，预置或者由机器默认氧浓度，所述的预置或者由机器默认的氧浓度为机器用到的最高氧浓度；

S3，生命体征传感器采集、监测人体体征参数的信息变化并传递给微电脑电子控制板，微电脑电子控制板控制呼吸机气路中空气和氧气的比例电磁阀流速比，使氧浓度降低一级而潮气量不变，经过一段时间再重复上述采集、监测、控制步骤，至血氧饱和度在设定范围内；

S4，当监测到血氧饱和度低于设定的下限时，微电脑电子控制板控制呼吸机中空气和氧气的比例电磁阀流速比，使氧浓度升高一级而潮气量不变，经过一段时间再重复上述采集、监测、控制步骤，至血氧饱和度在设定范围内。

9.根据权利要求8所述的通气方法，其特征在于，步骤S1中不仅设置血氧饱和度上下限来作为氧浓度调节的依据，同时还设置另外两个血氧饱和度上下限来作为报警的判定依据。

10.根据权利要求9所述的通气方法，其特征在于，还包括如下步骤：

S5，如果已经在预置或者由机器默认氧浓度下给氧一段时间，仍然低于设定的下限值，则提示血氧饱和度下限报警，进行急救处理。