CN101721767A

CN101721767A - 涡轮式电动呼吸机

Info

Publication number: CN101721767A
Application number: CN200810225010A
Authority: CN
Inventors: 颜辉
Original assignee: Beijing Aeonmed Co Ltd
Current assignee: Beijing Aeonmed Co Ltd
Priority date: 2008-10-23
Filing date: 2008-10-23
Publication date: 2010-06-09

Abstract

本发明提供了一种涡轮式电动呼吸机，其包括：空气入口(1)；涡轮(2)，吸入经由所述空气入口(1)进入的空气；氧气入口(17)；空氧混合室(8)，用于混合由所述涡轮(2)吸入的空气以及经由所述氧气入口(17)提供的氧气；吸气端(12)，与所述空氧混合室(8)相连通，以将混合后的混合气体输送至终端(18)，其特征在于，所述氧气入口(17)直接与所述空氧混合室(8)相连通。根据本发明的电动呼吸机不会对涡轮造成任何损坏且可以在病人端获得高氧浓度混合气体；并且可以通过简单的方法控制空气和氧气的流量，确保输入到终端即病人端的混合气体的精确氧浓度。

Description

涡轮式电动呼吸机

技术领域

本发明涉及医学领域的一种呼吸机，且更具体地，涉及一种涡轮式电动呼吸机。

背景技术

在现有的呼吸机中，气动电控式呼吸机占市场份额的绝大部分，但是这种呼吸机需要压缩气源，在偏远地区或野外急救的情况下，这样的呼吸机就很不方便，要么笨重，要么气源有限使用时间也有限。近年来，出现了一些电动呼吸机，其不需要压缩气源也可以工作，比如汽缸活塞式、风箱气囊式、微泵微涡轮式电动呼吸机。其中，微泵微涡轮式电动呼吸机是比较理想的，因为其体积小，成本相对低。目前市面上能够用于治疗的微涡轮式电动呼吸机主要以进口为主，而且，这种呼吸机采用在涡轮前端进行空气氧气混合的方式。

图1为现有微涡轮式电动呼吸机的简化示意图，参照图1可知，空气和氧气按照所需比例一起被吸入微涡轮2，然后在空氧混合室8充分混合后经由微涡轮吸入后被输送至吸气端12，进而进入病人端18。这种呼吸机的不足之处在于：由于氧气采用高压氧气，高压流经常会造成涡轮损坏，而如果为保护涡轮免遭高压气体冲击损坏的话，就必须限制高压氧气的流速，这样，在某些需要高氧浓度流速的情况下，病人无法获得高浓度的氧。实际上，这类呼吸机甚至难以达到80％以上的氧浓度，这样就限制了使用。而且，在这种呼吸机的使用中，经常地，空氧混合后的混合气体流速和流量很大，一部分混合气体无法经由涡轮吸入至吸气端，因此，对空气流量、氧气流量的精确控制非常困难，且实际上在算法方面通常需要进行修正。

发明内容

为解决上述问题而提出本发明，且本发明的目的是提出一种涡轮式电动呼吸机，其能够解决现有技术的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种涡轮式电动呼吸机，包括：空气入口；涡轮，吸入经由所述空气入口进入的空气；氧气入口；空氧混合室，用于混合由所述涡轮吸入的空气以及经由所述氧气入口提供的氧气；吸气端，与所述空氧混合室相连通，以将混合后的气体输送至终端，其特征在于，所述氧气入口直接与所述空氧混合室相连通，以向所述空氧混合室提供氧气。

优选地，在所述氧气入口与所述空氧混合室之间连接有第一控制器，用于控制进入所述空氧混合室的氧气。

优选地，所述第一控制器包括氧气流量计和第一比例阀。

优选地，在所述涡轮与所述空氧混合室之间连接有第二控制器，用于控制进入所述空氧混合室的空气。

优选地，所述第二控制器包括空气流量计和第二比例阀。

优选地，所述第二比例阀为电机驱动式切换阀。

优选地，所述涡轮式电动呼吸机还包括安全吸气口，所述安全吸气口的一端与空气相通，另一端连接至所述吸气端。

优选地，所述安全吸气口的另一端经由所述空氧混合室连接至所述吸气端。

根据本发明的涡轮式电动呼吸机，由于氧气不经过涡轮吸入而是直接与空氧混合室相连通，因而不会对涡轮造成任何损坏且可以在病人端获得高氧浓度混合气体；并且，由于高压氧气是直接通入空氧混合室的，避免了一部分气体被涡轮吸入的问题，从而通过简单的方法就能够控制空气和氧气的流量，确保输入到病人端的混合气体的精确氧浓度。

附图说明

图1为现有技术的涡轮式电动呼吸机的结构模块的简化示意图；

图2为根据本发明实施例的涡轮式电动呼吸机的结构模块的简化示意图；以及

图3为根据本发明实施例的涡轮式电动呼吸机的工作原理示意图，其中，实线代表各模块之间的气路连接，而点划线代表器件相互之间的信号传输。

具体实施方式

图2示出了根据本发明实施例的涡轮式电动呼吸机100的结构模块图，其中为了清楚起见，仅示出了主要结构模块。参见图2可知，该实施例的涡轮式电动呼吸机100主要包括：空气入口1；微涡轮2，将经由空气入口1进入的空气吸入到呼吸机100中；氧气入口17，向呼吸机100中提供高压氧气；空氧混合室8，由涡轮2吸入的空气以及经由氧气入口提供的高压氧气在该室8中进行充分混合；以及吸气端12，其一端与该室8相连通，而另一端与病人端18连通，从而为病人提供可吸入的混合气体。为形成完整气路，该图中还示出了构成呼气回路的结构模块，被微涡轮2吸入至空氧混合室8的低压空气的一部分经过另一气路到达PEEP阀5，该PEEP阀5与呼气阀20连接，用于控制与病人端18所连接的呼气阀20的通断。

根据该实施例的微涡轮式电动呼吸机，由图2可知，氧气入口17直接连接至空氧混合室8，因此避免了对微涡轮造成损坏并且也易于进行气体控制。

下面参照图3进一步详细描述根据本发明实施例的微涡轮式电动呼吸机的工作过程和原理。

图3示意性地示出了根据本发明实施例的微涡轮式电动呼吸机100的工作原理图。为了更好地进行说明，该图中还示出了呼吸机中构成呼吸回路的微涡轮控制板3、电路控制板4以及各传感器、流量计等元件。并且其中，实线代表各模块之间的气路连接，而点划线代表器件相互之间的信号传输。

空气经由空气入口1进入到微涡轮2中，微涡轮2将空气吸入变成6Kpa左右的低压空气并经吸气气路输送到阀6。该阀优选为电机驱动式切换阀，其具有比例阀的功能，是由步进电机控制驱动的大口径阀，能够满足低压气体的流量需要。该阀6不仅能够实现对低压空气的通断控制，也能对该低压空气的流量大小进行一定比例的调节控制。低压空气通过该阀6进行一定控制后进入空氧混合室8。而空气流量传感器7则检测从阀6输送出的低压空气的流量。在需要混氧的情况下，氧气经由氧气入口17和单向止回阀16通过比例阀14，在电气控制下按需要的流量进入空氧混合室8中并与空气混合，其中，氧气在进入空氧混合室8之前还经过氧气流量传感器13进行流量检测，通过比例阀14和氧气流量传感器13的共同协作，能够实现氧浓度的调节和控制。而其中，氧传感器9用于检测空氧混合室8中混合气体的氧浓度，压力传感器15用于检测空氧混合室8中混合气体的压力，即吸气压。最后，混合后的气体直接通过吸气端12到达病人端18，完成吸气过程。

从微涡轮2送出的低压空气还经过另一控制气路到达PEEP阀5，该PEEP阀是能够通过电路控制板4控制而进行压力调节的阀。压力调节后的空气从PEEP阀5输出到达呼气阀20。呼气阀20的通断由来自PEEP阀5的空气控制，即在病人吸气时，呼气阀20受来自PEEP阀5的空气控制而与外界断开，病人气路中的气体全部进入病人肺里。当病人需要呼气时，呼气阀20受来自PEEP阀5的空气控制而与外界接通，病人呼出的气体可以通过呼气阀20排出至外界。控制PEEP阀5的不同输出气体压力，就能得到不同的PEEP(呼气末正压)值。如图3所示，呼气阀20与两个传感器相连：一个是压力传感器19，它是用来检测病人气道压力的传感器；另一个是流量传感器21，它是用来检测病人呼出到呼吸机100外的气体流量的传感器。

在该实施例中，微涡轮控制板3是专门用来控制微涡轮2的转速及流量的。上述所有的传感器将采集到的信号传输到电路控制板4，通过微电脑计算处理后向相关执行机构发出指令，其中，所有控制采用闭环调节。

为了在发生故障下病人的吸气安全，根据该实施例的呼吸机还包括安全吸气口10，该安全吸气口10的一端与外界相连通，另一端连接至吸气端12。这样，即使在呼吸机100不输出混合气体的情况下，病人也可以通过安全吸气口10吸到外界空气，从而不至于引起窒息，其中单向膜片11对低压空气起到单向止回作用。

下面再次参照图3简单描述该呼吸机100在呼吸过程中对空气和氧气混合的控制方法。

假设需要潮气量为Vi毫升，体积氧浓度为c，需要的氧气为x毫升，则它们之间的关系满足：[X+(Vi-x)×21％]÷Vi＝c (其中，空气中氧浓度为21％)；由此推导出所需要的氧气为x＝[(c-21％)×Vi]÷(1-0.21)。

对氧气的控制如下：

氧流量传感器13对比例阀14输出的氧气进行流量检测，当氧气达到微电脑计算的x＝[(c-21％)×Vi]÷(1-0.21)流量时，由微电脑发出指令切断比例阀14的输出。同时，对于比例阀14的输出流速的控制，还需要根据用户设置(或计算出)的吸气时间，使比例阀14在整个吸气时间内输出的氧气流量符合x＝[(c-21％)×Vi]÷(1-0.21)。

相应地，由微涡轮2产生的由阀6控制的空气满足Vi-x＝[(1-c)×Vi]÷(1-0.21)。因此，对空气的控制如下：

流量传感器7对阀6输出的低压空气进行流量检测，当空气达到微电脑计算出的空气值[(1-c)×Vi]÷(1-0.21)时，由微电脑发出指令切断阀6的输出；同时，对于阀6的输出流速的控制，还需要根据用户设置(或计算出)的吸气时间，使阀6在整个吸气时间内输出的空气流量符合值[(1-c)×Vi]÷(1-0.21)。

根据本发明的涡轮式电动呼吸机，由于高压氧气是直接通入空氧混合室的，避免了一部分气体被涡轮吸入的问题，从而通过简单的方法就能够控制空气和氧气的流量，不需要再对算法进行修正，而且通过该简单方法能够确保输入到病人端的混合气体的精确氧浓度。

尽管已经参照附图和优选实施例对本发明进行了说明，但显然，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明作出各种更改和变化。本发明的各种更改、变化由所附的权利要求书及其等同物的内容涵盖。

Claims

1.一种涡轮式电动呼吸机(100)，包括：空气入口(1)；涡轮(2)，吸入经由所述空气入口(1)进入的空气；氧气入口(17)；空氧混合室(8)，用于混合由所述涡轮(2)吸入的空气以及经由所述氧气入口(17)提供的氧气；吸气端(12)，与所述空氧混合室(8)相连通，以将混合后的气体输送至终端(18)，其特征在于，所述氧气入口(17)直接与所述空氧混合室(8)相连通，以向所述空氧混合室(8)提供氧气。

2.根据权利要求1所述的呼吸机(100)，其特征在于，在所述氧气入口(17)与所述空氧混合室(8)之间连接有第一控制器，用于控制进入所述空氧混合室(8)的氧气。

3.根据权利要求2所述的呼吸机(100)，其特征在于，所述第一控制器包括氧气流量计(13)和第一比例阀(14)。

4.根据权利要求1所述的呼吸机(100)，其特征在于，在所述涡轮(2)与所述空氧混合室(8)之间连接有第二控制器，用于控制进入所述空氧混合室(8)的空气。

5.根据权利要求4所述的呼吸机(100)，其特征在于，所述第二控制器包括空气流量计(7)和第二比例阀(6)。

6.根据权利要求5所述的呼吸机(100)，其特征在于，所述第二比例阀(6)为电机驱动式切换阀。