CN101474446B - 电控式供氧呼吸器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电控式低阻供氧呼吸器，由压差传感器的信号经处理后驱动步进电机。人呼吸时，步进电机往复运动，通过供气管路的接通与阻隔，实现肺式呼吸。本装置可以大大降低人呼吸时的呼吸肌负荷，正常吸气时最大阻力不大于200Pa，呼吸时最大阻力不大于100Pa，可提高病人舒适程度，提高吸氧效率。本发明可广泛用于高压氧舱治疗、家庭保健等。

Description

电控式供氧呼吸器

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体涉及一套电控式供氧呼吸器的机械结构及采用它的电控装置。

背景技术

目前，病人在高压氧舱内或常压下吸氧使用的呼吸器结构如图1所示。它由薄膜气腔、软罩、杠杆式供气阀门等构成。使用该呼吸器吸氧时，主要是由吸氧时产生的负压，克服呼吸器弹性膜阻力和供气阀杆阻力达到供氧目的。如果吸气时产生的负压小于上述两种压强，就无氧气供呼吸。此外，供气阀杆产生的阻力与气源压强变化呈正相关。国内外曾有人就降低呼吸阻力做了不少改进，如在弹性薄膜上增加重物或扩大弹性薄膜面积以及压低膜片的调节装置等，但对吸气阻力的改善效果不大。根据GB12130-89规定，呼吸器吸氧时阻力不大于400Pa。然而，目前使用的供氧呼吸器阻力大都在400～500Pa，甚至更高。如此高的吸气阻力使病人呼吸肌负荷过大，感到呼吸费力，且对病情和疗效亦不利，在老年病人或儿童吸氧时这种反应更为突出。因此，降低供氧呼吸器阻力，不仅可以增加病人吸氧时的舒适程度，还将直接影响吸氧的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种供气阻力低、病人使用舒适的电控式供氧呼吸器。该呼吸器相对于已有的供氧呼吸器，其优势在于：

1、性能较机械式的更好(低吸气阻力，大供气量)

2、调节精度高，响应速度快

3、易于实现模块化、微型化、集成化

4、便于实现智能化和自检测功能

5、入口气源压强可以很低

本发明与以往的高压供氧呼吸装置工作原理和供氧方式不同。本装置通过压差传感器监测人的呼吸，通过芯体的运动来实现对面罩的供氧，可大大降低人的呼吸肌负荷。呼吸时最大阻力不大于200Pa。本装置不但可以提高病人的舒适程度，而且可以提高吸氧疗效。该呼吸装置可广泛用于高压氧舱治疗，家庭保健，救护车急救以及娱乐场所(如氧吧)、运动后疲劳恢复的氧疗等。

根据本发明的一个方面，提供了一种电控式供氧呼吸器，其特征在于包括：壳体；设置在所述壳体内的芯体，所述壳体和所述芯体内构成有供气气路，该供气气路连通至一个氧气面罩；步进电机，用于驱动所述芯体在所述壳体内往复运动，其中当所述芯体往复运动到一个第一位置范围内时所述供气气路被接通，且当所述芯体往复运动到一个第二位置范围内时所述供气气路被切断；控制器；压差传感器，用于检测所述供气气路位于所述芯体下游的部分内的压强与大气之间的压强差，且所述压差传感器的输出耦合至所述控制器。

附图说明

图1是现有技术的一种吸氧器的结构图。

图2是根据本发明的一个实施例的供氧呼吸器的基本结构系统图，其中供气气路处于切断状态。。

图3是根据本发明的一个实施例的控制器的框图。

图4是图2所示的供氧呼吸器的基本结构系统图，其中供气气路处于接通状态。

具体实施方式

在如图2所示的本发明的实施例中，控制器1依据压差传感器2的信号驱动步进电机3，控制器内含组成电路；压差传感器2测量面罩腔7内和外界大气之间的压差；步进电机3与供氧呼吸器的芯体4相连，推动芯体4运动。步进电机3的运动受控制器1控制。

在一个具体实施例中，步进电机3的运动行程为10mm。

如图3所示，本发明的控制电路1包括信号放大部分31、数模转换与中央处理部分32、步进电机驱动部分33。其中信号放大部分31由仪用信号放大器、电阻、电容及二极管经电路连接而成，

根据本发明的一个实施例，芯体4采用不锈钢制作。在一个具体实施例中，芯体直径为30mm；壳体5采用黄铜制作，最大直径50mm。接嘴11(图4)与壳体连接处采用橡胶材料。

根据本发明的一个实施例，电控式供氧呼吸器按照以下方式工作：

-压差传感器2检测呼吸面罩内压强与外界大气压之间的压差值，该信号经过信号放大部分31进行放大处理后，送入中央处理部分32进行处理，并生成用于驱动步进电机3的驱动信号。

-当呼吸面罩8内的压强低于外界大气压强例如150Pa时，中央处理部分32通过电机驱动程序控制步进电机3正向运转带动芯体4向前，接通供气气路(如图4所示的状态)，使来自于高压氧气瓶的氧气通过供气气路流向输氧软管6，实现向面罩的供氧；

-反之，当面罩内压强高于外界大气压强100Pa时，中央处理部分32通过电机驱动程序控制步进电机3反向运转带动芯体4向后，切断供气气路(如图2所示的状态)，呼出气体通过面罩8下端的单向活门排向大气。

工作时，控制器1依据压差传感器2测得的信号值，控制步进电机3带动芯体4随着人的呼吸往复运动，实现肺式供氧。

有益效果和应用

本发明提供的装置具有低吸气阻力、大供气量，调节精度高、响应速度快，体积小、便于实现智能化等优势。其主要有以下几个方面的应用：

-救护车急救

伤者和病人在伤、病重的情况下需要送往医院进行治疗的时候，为了能够使其安全的抵达医院，救护车是必不可少的运输工具。由于此时的伤病员经常处于体弱、昏迷状态，其呼吸能力已经大大的衰退，因此，必须对其进行应急供氧。一般的供氧设备，由于其呼吸气阻力较大，提供的供气量有限，并不一定能够满足救护车上的需要，而本发明所采用的电控式供氧呼吸器能够有效的降低呼吸气阻力，并能够按照伤病员的需要为其提供所需的供气量，尤其是在需要大供气量的情况下，其优点更为突出。

-高压氧舱治疗

高压氧舱是一种特殊的通气装置。将患者置于1.5-2.5大气压下的氧舱内给予纯氧治疗疾病。对于煤气(一氧化碳)中毒、急性严重缺氧有特效。对颅脑外伤后遗症，中风后遗症，特发性耳聋，骨髓炎，骨头无菌性坏死，皮肤创面不易愈合等治疗有很好的效果。高压氧治疗疾病的原理：

一、压强作用：体内的气泡在压强升高时，其体积将缩小。缩小梗塞的范围；利于气泡溶解在血液中。气栓症、减压病。

二、血管收缩作用：高压氧有α-肾上腺素样的作用使血管收缩，减少局部的血容量，利于脑水肿，烧伤或挤压伤后的水肿减轻。需注意的是，虽然局部的供血减少，但通过血液带入组织的氧量却是增加的。

三、抗菌作用：氧本身就是一种广普抗生素，它不仅抗厌氧菌，也抗需氧菌。

四、清除作用：体内大量的氧可以加速体内其他有害气体的消除。如：CO、二氯甲烷、N2等。

五、增加机体的氧含量：

1、血中的氧含量增加。高压氧下，由于压强的升高，大量的氧气溶解在血液中，血液带入缺血组织的氧量增加。

2、组织中的氧含量增加。生理研究证明，组织毛细血管或静脉血的氧张力和氧含量相当于该组织的氧张力和氧含量。经测定常温常压下平均每公斤组织含氧13毫升，而在0.3MPa下吸氧，平均每公斤组织含氧量可达52毫升。

3、血氧弥散距离增加。气体弥散的规律告诉我们：气体是从高分压环境向低分压环境弥散以取得平衡，弥散的速度和距离取决于分压差的大小，分压差越大弥散的速度越快，距离越远。通常脑的毛细血管网的平均距离约为60μm。正常情况下人脑灰质毛细血管的弥散距离的有效半经约为30μm，而在高压氧下可达100μm。在炎症、外伤、烧伤等情况下，组织细胞水肿，细胞与毛细血管间距加大，在常压下吸氧满足不了组织细胞的氧供，特定高压氧的应用可使上述缺氧情况一扫而光。

本发明采用的电控式供氧呼吸器具有调节精度高、响应速度快的优势，应用在高压氧舱的治疗上，能够有效的提高治疗效果。

-家庭保健

家庭氧保健是利用补给氧气改善人体的生理、生化内环境，促进代谢过程的良性循环，以达到治疗疾病、缓解症状、促进康复和预防病变、增进健康的目的。临床实践证明，氧保健以其独特的治疗机理，对临床各科的急性、慢性缺血缺氧性病症和因缺氧引起的继发性疾病，能够起到有效的治疗作用。适当吸氧，还有改善微循环状况，减轻为保持一定肺泡气体氧分压所必需的呼吸系统负荷量，减轻为保持一定的动脉血氧分压所必需的心肌负荷量等效果。因而在临床医学、预防医学、急救医学、老年医学、康复和保健医学等方面，氧疗和氧保健都有不可替代的重要作用和广阔的发展前景。

长期进行家庭氧保健可以增强体能，延缓衰老，有效去除体虚、疲劳、胸闷、心悸、憋气、眩晕等症状；在情绪激动、忧伤时立即吸富氧，还可以迅速缓解心绞痛、心肌梗塞、脑血栓、中风等病症的病情。

随着便携式供氧装置的面世和家庭用氧源的发展，一些慢性呼吸系统疾病和持续低氧血症的病人可以在家中进行氧疗。家庭氧保健对改善病人的健康状况，提高他们的生活质量和运动耐力有显著疗效。而本发明采用的电控式供氧呼吸器具有体积小、便于实现智能化的优势，用在家庭场合实在是再适合不过了。

-其它应用

除了以上的用途外，本发明所采用的电控式供氧呼吸器以其体积小、反应快、呼吸气阻力低的优势，也适用于娱乐场所(如氧吧等)以及运动后疲劳恢复的氧疗。

附图标记

1为控制器，2为压差传感器，3为步进电机，4为供氧呼吸器芯体，5为供氧呼吸器壳体，6为输氧软管，7为呼吸阀，8为氧气面罩，9为减压阀，10为氧气瓶，11为接嘴。

Claims (3)

1.一种电控式供氧呼吸器，其特征在于包括：

壳体(5)；

设置在所述壳体(5)内的芯体(4)，所述壳体和所述芯体内构成有供气气路，该供气气路连通至一个氧气面罩(8)；

步进电机(3)，用于驱动所述芯体(4)在所述壳体(5)内往复运动，

其中当所述芯体往复运动到一个第一位置范围内时所述供气气路被接通，且当所述芯体往复运动到一个第二位置范围内时所述供气气路被切断，

控制器(1)，

压差传感器(2)，用于检测所述供气气路位于所述芯体下游的部分内的压强与大气之间的压强差，且所述压差传感器的输出耦合至所述控制器(1)，

其中所述控制器用于依据所述压差传感器测得的信号值，控制所述步进电机驱动所述芯体随着所述电控式供氧呼吸器的使用者的呼吸往复运动，从而实现肺式供氧。

2.根据权利要求1所述的电控式供氧呼吸器，其中所述控制器进一步包括：

一个信号放大部分(31)，用于对所述压差传感器的输出信号进行放大处理，

一个中央处理部分(32)，用于对所述信号放大部分(31)的输出信号进行处理，从而生成用于所述驱动步进电机(3)的驱动信号；

一个步进电机驱动部分(33)，用于根据所述驱动信号对所述步进电机进行驱动。

3.根据权利要求2所述的电控式供氧呼吸器，其特征在于所述中央处理部分(32)

当所述压差传感器(2)检测到所述压强差低于一个第一阈值时，控制所述步进电机把所述芯体驱动至所述第一位置范围内，从而接通所述供气气路，

当所述压差传感器(2)检测到所述压强差高于一个第二阈值时，控制所述步进电机把所述芯体驱动至所述第二位置范围内，从而切断所述供气气路，

其中，所述第二阈值高于所述第一阈值。

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