CN109481808B - 一种重复呼吸装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种重复呼吸装置。包括：呼吸装置、气体连接管、进气管、储气箱、调节装置和主控制器；呼吸装置罩在用户的面部，用于罩住用户的口鼻部位；呼吸装置通过气体连接管连接进气管的第一端；进气管的第二端设置有储气口和直通口两个通气口；进气管通过直通口通至重复呼吸装置的外部空气；进气管通过储气口通至储气箱内；储气箱用于储存用户呼出的气体；调节装置位于进气管的第二端；调节装置接收主控制器的调节信号，并根据主控制器的调节信号调节储气口和直通口的开度大小。本发明利用自身的重复呼吸来提高患者本身的二氧化碳水平，在睡眠状态下有效改善患者呼吸状态，消除睡眠呼吸暂停，提高用户的舒适度。

Description

一种重复呼吸装置

技术领域

本发明涉及医疗设备领域，特别是涉及一种重复呼吸装置。

背景技术

睡眠呼吸暂停综合征(SAS)是一种常见的睡眠呼吸疾病，据近年的全球流行病学研究发现，15～20％的成年人和5～10％儿童患有睡眠呼吸障碍性疾病。据统计，SAS的发病率约为7％，并随着人口老龄化和肥胖化程度的不断提高，其发病率有逐年增高的趋势。反复的呼吸暂停可引起夜间低氧和高碳酸血症，并导致高血压，冠心病，糖尿病和脑血管疾病等并发症及交通事故，甚至出现夜间猝死。SAS已成为威胁人类公共健康的一大疾病。然而除了持续气道正压通气(CPAP)和部分手术治疗外，临床上没有其他很好的治疗方法。

持续气道正压通气(CPAP)治疗：自20世纪80年代早期即被应用于SAS患者，其疗效虽显著，但舒适度差，需要每晚长期佩戴，导致依从性较差，拒绝接受CPAP治疗的患者占到40％一50％。并且随着长期的临床观察，其越来越多的副作用也被发现。

外科手术治疗：主要针对局部解剖因素引起的骨性或软组织性狭窄及塌陷患者，悬雍垂腭咽成形术(UPPP)是目前的主要手术方式。但其创伤较大，围手术期风险较高，且部分患者临床疗效不满意，复发率高。

发明内容

本发明的目的是提供一种重复呼吸装置，利用自身的重复呼吸来提高患者本身的二氧化碳水平，在睡眠状态下有效改善SAS患者呼吸状态，消除睡眠呼吸暂停，提高用户的舒适度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种重复呼吸装置，包括：呼吸装置、气体连接管、进气管、储气箱、调节装置和主控制器；

所述呼吸装置罩在用户的面部，用于罩住用户的口鼻部位；所述呼吸装置通过所述气体连接管连接所述进气管的第一端；

所述进气管的第二端设置有储气口和直通口两个通气口；所述进气管通过所述直通口通至所述重复呼吸装置的外部空气；所述进气管通过所述储气口通至所述储气箱内；所述储气箱用于储存所述用户呼出的气体；

所述调节装置位于所述进气管的第二端；所述调节装置接收所述主控制器的调节信号，并根据所述主控制器的调节信号调节所述储气口和所述直通口的开度大小。

可选的，所述重复呼吸装置还包括：流速传感器和二氧化碳分析装置；所述流速传感器固定于所述进气管的第一端，用于测量所述进气管内气体的流速；所述二氧化碳分析装置的采集口固定于所述进气管的第一端，用于分析所述进气管内二氧化碳的浓度。

可选的，所述主控制器根据所述流速传感器的数据和所述二氧化碳分析装置的数据，确定用户的呼吸状态，进而生成调节所述储气口和所述直通口的开度大小的调节信号；所述呼吸状态包括：气流受限状态、呼吸暂停状态、管路脱落状态和陈施呼吸状态。

可选的，当所述流速传感器测量的吸气流速数据形成的吸气波形图出现平台或鼾声振动时，确定为气流受限状态；

当所述流速传感器测量的呼气与吸气流速数据形成的呼吸交替波形图持续n秒以上中断，且N分钟内再次出现呼吸交替波形图时，确定为呼吸暂停状态；其中，n大于5，N大于1；

当所述流速传感器测量的呼气与吸气流速数据持续M分钟以上为零时，确定为管路脱落状态；其中M大于1，M大于等于N；

当所述流速传感器测量的呼气与吸气流速数据渐增后渐弱，或者所述二氧化碳分析装置测量的二氧化碳数据渐增后渐弱时，确定为陈施呼吸状态。

可选的，当所述用户的呼吸状态为气流受限状态一分钟出现T次或呼吸暂停状态一分钟出现I次时，所述主控制器生成增加储气口开度、减小直通口开度的第一调节信号，其中T大于或等于1，I大于或等于1，T大于或等于I；

当所述用户的呼吸状态为陈施呼吸状态时，在所述流速传感器测量的流速数据渐增或所述二氧化碳分析装置测量的二氧化碳数据渐增时，所述主控制器生成逐渐增加储气口开度的第二调节信号；在所述流速传感器测量的流速数据渐弱或所述二氧化碳分析装置测量的二氧化碳数据渐弱时，所述主控制器生成逐渐减小储气口开度的第三调节信号；

当P分钟内所述用户的呼吸状态不为气流受限状态和呼吸暂停状态和陈施呼吸状态时，所述主控制器生成减小储气口开度、增大直通口开度的第四调节信号，其中P大于或等于1。

可选的，所述重复呼吸装置还包括直通管滤网，所述直通管滤网固定于与所述直通口连接的直通管的末端，所述直通管的末端置于所述重复呼吸装置外部空气的一端。

可选的，所述储气箱内部为隔离相通的管路结构，所述储气箱内的管路末端为所述储气箱的出口，所述出口处固定有空气滤网，所述储气箱通过所述出口通至所述重复呼吸装置的外部空气。

可选的，所述调节装置包括调节器、电磁驱动器和比例阀；当所述重复呼吸装置处于恒定模式时，所述主控制器根据预设的参数通过所述电磁驱动器调节调节器的参数，进而使所述储气口和所述直通口的开度大小维持恒定；当所述重复呼吸装置处于自动模式时，所述主控制器根据用户的呼吸状态通过所述比例阀调节所述储气口和所述直通口的开度大小。

可选的，所述呼吸装置为无通气孔的面罩。

可选的，所述比例阀为电磁式位移阀或电动式旋转阀。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明的重复呼吸装置将人呼出的气体经调节装置分成进储气箱部分和直通大气两部分。进入储气箱的气体在下一次吸气时再被吸入。通过调节储气口和直通口的开度大小，就可以调节进入储气箱气体的多少；通过调节被下次再吸入气体的多少，来调节人体内的二氧化碳水平。在医学领域，本发明的重复呼吸装置是治疗鼾症和睡眠呼吸暂停的新手段，与传统的呼吸机相比，舒适度有很大的提高，副作用较小。具体应用时，重复呼吸装置有两种工作模式。恒定模式可以由医师根据临床需要手动调节比例阀的比例，使重复呼吸的气体比例恒定。自动模式可以在医生设置的范围内，自动调节每次呼吸的比例阀比例，使每次吸入的重复气体比例不同。该自动模式可以实现智能动态调节。以此实现人体内二氧化碳水平的稳定和呼吸的稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明重复呼吸装置的结构示意图。

图中标号对应为：1-空气滤网，2-储气箱内管路，3-储气箱，4-主控制器，5-显示屏及输入控制按键，6-二氧化碳分析装置，7-流速传感器，8-二氧化碳采集口，9-呼吸装置，10-气体连接管，11-进气管，12-直通管滤网，13-直通口，14-比例阀，15-储气口，16-电磁驱动器，17-调节器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明重复呼吸装置的结构示意图。如图1所示，所述重复呼吸装置包括：呼吸装置9、气体连接管10、进气管11、储气箱3、调节装置和主控制器4。

所述呼吸装置9罩在用户的面部，用于罩住用户的口鼻部位。所述呼吸装置9为无通气孔的面罩。所述呼吸装置9通过所述气体连接管10连接所述进气管11的第一端，所述气体连接管10与所述呼吸装置9可拆卸连接，便于依据用户的实际情况，更换大小合适的呼吸装置9，使用灵活。所述进气管11的第二端设置有储气口15和直通口13两个通气口，所述进气管11通过所述直通口13通至所述重复呼吸装置的外部空气；所述进气管11通过所述储气口15通至所述储气箱3内；所述储气箱3用于储存所述用户呼出的气体。所述储气箱3内为隔离相通的管路结构，在储气箱3内管路末端设有空气滤网1，所述储气箱3通过管路通至重复呼吸装置的外部空气。

所述调节装置位于所述进气管11的第二端；所述调节装置接收所述主控制器4的调节信号，并根据所述主控制器4的调节信号调节所述储气口15和所述直通口13的开度大小。所述调节装置包括调节器17、电磁驱动器16和比例阀14。所述比例阀14为电磁式位移阀或电动式旋转阀。所述调节器17经主控制器4电连接后控制储气口15和直通口13的开度大小，进而调节呼出气体进入储气箱3的多少。调节器17可以采用电磁驱动的比例阀，其内部可以采用两种驱动方式，一种为电磁驱动的电磁式位移阀，一种为电动驱动的电动式旋转阀。比例阀的位移运动或旋转运动都可以实现增大储气口的同时减少直通口的大小，或减小储气口大小的同时增大直通口的大小。最大比例可实现储气口完全开放，直通口完全关闭；最小比例实现储气口完全关闭，直通口完全开放。根据实际情况，调节器17也可以采用其他调节装置。

重复呼吸装置还包括：流速传感器7和二氧化碳分析装置6；所述流速传感器7固定于所述进气管的第一端，用于测量所述进气管内气体的流速，以测量用户的呼吸流速，并将流速数据转换为电信号输入至主控制器4；所述二氧化碳分析装置6的采集口8固定于所述进气管11的第一端，通过二氧化碳采集口8采集进气管11内的气体，分析所述进气管11内二氧化碳的浓度，并将二氧化碳浓度数据转化为电信号输入至主控制器4。

本发明重复呼吸装置还包括直通管滤网12，所述直通管滤网12固定于与所述直通口13连接的直通管的末端，所述直通管的末端置于所述重复呼吸装置外部空气的一端。本发明储气箱出口处的空气滤网1和直通管滤网12，用于过滤流入气流中的灰尘、水分以及细菌，从而保证用户吸入干净的气体，同时，增加本发明重复呼吸装置的使用寿命。

本发明主控制器4带有操作界面和输入输出接口，图中5为主控制器的显示屏及输入控制按键，可以通过显示屏及输入控制按键5对整个重复呼吸装置的模式进行调节。显示屏和输入控制按钮5用来显示流速、二氧化碳浓度及比例阀比例信息，并将用户设定的信息传入主控制器4。

该重复呼吸装置有两种工作模式，分别为恒定模式和自动模式。使用时，可通过显示屏和输入控制按钮5用来设定该装置的工作状态。在恒定模式时，根据用户设定的比例参数，始终固定比例，通过电磁驱动器16调节调节器17的参数，进而使储气口15和所述直通口13的开度大小维持恒定，每次呼吸进入储气箱3和直通口13的气体比例也固定。

在自动模式时，主控制器4接收二氧化碳分析装置6和流速传感器7的双重信号，根据用户的呼吸状态实时智能调节比例阀14的状态，通过所述比例阀14调节储气口15和直通口13的开度大小，以实时动态调节进入储气箱3气体的比例。该自动模式可以设定最低比例、最高比例，响应灵敏度、延迟升高等参数。具体的，自动模式下的控制方式如下：

首先，主控制器4根据所述流速传感器7的数据和所述二氧化碳分析装置6的数据，确定用户的呼吸状态，用户的呼吸状态包括：气流受限状态、呼吸暂停状态、管路脱落状态和陈施呼吸状态。当流速传感器7测量的吸气流速数据形成的吸气波形图出现平台或鼾声振动时，确定为气流受限状态；当流速传感器7测量的呼气与吸气流速数据形成的呼吸交替波形图持续n秒以上中断，且N分钟内再次出现呼吸交替波形图时，确定为呼吸暂停状态；其中，n大于5，N大于1；当所述流速传感器7测量的呼气与吸气流速数据持续M分钟以上为零时，确定为管路脱落状态；其中M大于1，M大于或等于N；当所述流速传感器7测量的呼气与吸气流速数据渐增后渐弱，或者所述二氧化碳分析装置6测量的二氧化碳数据渐增后渐弱时，确定为陈施呼吸状态。作为一种优选的方案，n＝10，N＝2，M＝2。根据用户的实际情况可以设置参数的其他取值。例如，在医学领域，临床上对低通气(气流受限)和呼吸暂停(气流停止)的时间的限定为不低于10秒，低于10秒时不属于低通气和呼吸暂停情况，此时，根据患者的具体情况可以设定n等于10。

然后，根据用户的呼吸状态生成调节所述储气口15和所述直通口13的开度大小的调节信号。当用户的呼吸状态为气流受限状态一分钟出现T次或呼吸暂停状态一分钟出现I次时，所述主控制器4生成增加储气口开度、减小直通口开度的第一调节信号，使重复呼吸的气体量增加，其中T大于或等于1，I大于或等于1，T大于或等于I，优选的T＝3，I＝2。根据用户的实际情况可以设置参数的其他取值；当用户的呼吸状态为陈施呼吸状态时，在所述流速传感器7测量的流速数据渐增或所述二氧化碳分析装置6测量的二氧化碳数据渐增时，所述主控制器4生成逐渐增加储气口开度的第二调节信号；在所述流速传感器测量的流速数据渐弱或所述二氧化碳分析装置测量的二氧化碳数据渐弱时，所述主控制器生成逐渐减小储气口开度的第三调节信号，以此来稳定用户体内二氧化碳的水平；当P分钟内用户的呼吸状态不为气流受限状态和呼吸暂停状态和陈施呼吸状态时，所述主控制器4生成减小储气口开度、增大直通口开度的第四调节信号，减少进入储气箱3内的气体量。其中P大于或等于1。优选的，P＝1。

本发明重复呼吸装置的工作原理为：该装置经呼吸装置直接与患者口鼻相连，将呼出的气体经调节器按不同比例分配后，一部分经储气口进入储气箱，一部分经直通口直接进入大气。在下次吸气时，储气箱内气体经储气口被再次吸入，部分新鲜空气经直通口被吸入。在医学领域应用时，属于无创治疗仪器，是治疗鼾症和睡眠呼吸暂停的新手段。主要用来治疗无重度睡眠呼吸暂停和无生理解剖结构异常的鼾症患者、中枢性睡眠呼吸暂停患者及陈施呼吸患者。与传统的呼吸机相比，舒适度有了质的飞越，副作用也较少。使用时，首先由医师设定本装置的工作模式和参数，再将面部的呼吸装置罩住患者口鼻，该装置安设定状态进行恒定比例或智能自动比例模式工作。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种重复呼吸装置，其特征在于，包括：呼吸装置、气体连接管、进气管、储气箱、调节装置和主控制器；

所述呼吸装置罩在用户的面部，用于罩住用户的口鼻部位；所述呼吸装置通过所述气体连接管连接所述进气管的第一端；

所述进气管的第二端设置有储气口和直通口两个通气口；所述进气管通过所述直通口通至所述重复呼吸装置的外部空气；所述进气管通过所述储气口通至所述储气箱内；所述储气箱用于储存所述用户呼出的气体；

所述调节装置位于所述进气管的第二端；所述调节装置接收所述主控制器的调节信号，并根据所述主控制器的调节信号调节所述储气口和所述直通口的开度大小；

所述重复呼吸装置还包括：流速传感器和二氧化碳分析装置；所述流速传感器固定于所述进气管的第一端，用于测量所述进气管内气体的流速；所述二氧化碳分析装置的采集口固定于所述进气管的第一端，用于分析所述进气管内二氧化碳的浓度；所述主控制器根据所述流速传感器的数据和所述二氧化碳分析装置的数据，确定用户的呼吸状态，进而生成调节所述储气口和所述直通口的开度大小的调节信号；所述呼吸状态包括：气流受限状态、呼吸暂停状态、管路脱落状态和陈施呼吸状态；

当所述用户的呼吸状态为气流受限状态一分钟出现T次或呼吸暂停状态一分钟出现I次时，所述主控制器生成增加储气口开度、减小直通口开度的第一调节信号，其中T大于或等于1，I大于或等于1，T大于或等于I；

当所述用户的呼吸状态为陈施呼吸状态时，在所述流速传感器测量的流速数据渐增或所述二氧化碳分析装置测量的二氧化碳数据渐增时，所述主控制器生成逐渐增加储气口开度的第二调节信号；在所述流速传感器测量的流速数据渐弱或所述二氧化碳分析装置测量的二氧化碳数据渐弱时，所述主控制器生成逐渐减小储气口开度的第三调节信号；

当P分钟内所述用户的呼吸状态不为气流受限状态和呼吸暂停状态和陈施呼吸状态时，所述主控制器生成减小储气口开度、增大直通口开度的第四调节信号，其中P大于或等于1。

2.根据权利要求1所述的重复呼吸装置，其特征在于，当所述流速传感器测量的吸气流速数据形成的吸气波形图出现平台或鼾声振动时，确定为气流受限状态；

当所述流速传感器测量的呼气与吸气流速数据形成的呼吸交替波形图持续n秒以上中断，且N分钟内再次出现呼吸交替波形图时，确定为呼吸暂停状态；其中，n大于5，N大于1；

当所述流速传感器测量的呼气与吸气流速数据持续M分钟以上为零时，确定为管路脱落状态；其中M大于1，M大于或等于N；

当所述流速传感器测量的呼气与吸气流速数据渐增后渐弱，或者所述二氧化碳分析装置测量的二氧化碳数据渐增后渐弱时，确定为陈施呼吸状态。

3.根据权利要求1所述的重复呼吸装置，其特征在于，所述重复呼吸装置还包括直通管滤网，所述直通管滤网固定于与所述直通口连接的直通管的末端，所述直通管的末端置于所述重复呼吸装置外部空气的一端。

4.根据权利要求1所述的重复呼吸装置，其特征在于，所述储气箱内部为隔离相通的管路结构，所述储气箱内的管路末端为所述储气箱的出口，所述出口处固定有空气滤网，所述储气箱通过所述出口通至所述重复呼吸装置的外部空气。

5.根据权利要求1所述的重复呼吸装置，其特征在于，所述调节装置包括调节器、电磁驱动器和比例阀；当所述重复呼吸装置处于恒定模式时，所述主控制器根据预设的参数通过所述电磁驱动器调节调节器的参数，进而使所述储气口和所述直通口的开度大小维持恒定；当所述重复呼吸装置处于自动模式时，所述主控制器根据用户的呼吸状态通过所述比例阀调节所述储气口和所述直通口的开度大小。

6.根据权利要求1所述的重复呼吸装置，其特征在于，所述呼吸装置为无通气孔的面罩。

7.根据权利要求5所述的重复呼吸装置，其特征在于，所述比例阀为电磁式位移阀或电动式旋转阀。

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