CN102772844A - 气动麻醉呼吸机及其手自动一体式呼吸驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种气动麻醉呼吸机及其手自动一体式呼吸驱动装置，该呼吸驱动装置包括可活动或可变形的外层腔体、部分或全部置于该外层腔体内的内层腔体，其中，该内层腔体具有用于与外部通气的第一接口，且该外层腔体具有用于与外部通气的第二接口，该外层腔体和内层腔体设置为使得在驱动气体通过该第二接口进入该外层腔体与内层腔体之间的空间时，能够对该内层腔体进行挤压，使得该内层腔体通过该第一接口压出气体；且该外层腔体适于手动向内活动或变形，而与该内层腔体接触，对该内层腔体进行挤压，使得该内层腔体通过该第一接口压出气体。本发明能够简化麻醉呼吸回路，减少元器件，降低成本，提高可靠性，并方便使用。

Description

气动麻醉呼吸机及其手自动一体式呼吸驱动装置
技术领域
本发明涉及麻醉机技术领域，尤其涉及一种手自动一体式呼吸驱动装置，以及使用该呼吸驱动装置的气动麻醉呼吸机。
背景技术
麻醉机是一种手术室设备，主要用于为手术病人提供气体麻醉和呼吸管理功能，目前主流麻醉机分为电动电控麻醉机和气动电控麻醉机，电动就是使用电机为动力，而气动则是使用压缩气体为驱动动力。
通常气动麻醉呼吸机具有手动通气和机械通气两种方式，需要切换阀实现两种通气方式转换；且机械通气需要用风箱及折叠式皮囊实现，手动通气方式必须有APL(Airway Pressure Limit，即气道压力限制)。这些导致气动麻醉呼吸机回路复杂度和成本居高不下。
图1为当前普遍使用的简化后的气动麻醉呼吸机回路。其中，包括通过手/自动转换阀40进行切换的手动通气通路和机械通气通路(或称自动通气通路)，还包括患者气路。手动通气通路采用手动皮囊10，机械通气通路采用风箱罩20和置于风箱罩20内的折叠皮囊22。患者气路包括一个三通呼吸管50，其包括吸入端52、患者端56和呼出端54。吸入单向阀42与吸入端52连接，呼出单向阀44与呼出端54连接，患者端56通向病人。CO2吸收罐46设置在手/自动转换阀40和吸入单向阀42之间，用于吸收气路中的CO2。新鲜气体源通过新鲜气体接口48连接在CO2吸收罐46和吸入单向阀42之间。
当手/自动转换阀40切到手动状态时，机械通气通路完全被阻断，这时呼吸完全靠捏动手动皮囊10或自主呼吸，当手动皮囊10被捏下时，里面的气体被压出经手/自动转换阀40、CO2吸收罐46、吸入单向阀42进入病人；当手松开时，病人呼出的气体经呼出单向阀44、手/自动转换阀40回到手动皮囊10。含有麻醉气体和氧气的新鲜气体从新鲜气体接口48不断输入，这会导致回路内压力越来越高，此时APL阀12用于限制气道最高压力，当压力大于APL设定值时，气体会从废气排放口14溢出。
当手/自动转换阀40切到自动状态时，手动通路完全被阻断，这时，控制器在吸气相关闭呼出阀34，控制驱动气体经过驱动气体接口32进入风箱罩20内折叠皮囊22之外的空间，这将驱动折叠皮囊22下压，从而把折叠皮囊22内的气体经手/自动转换阀40、CO2吸收罐46、吸入单向阀42压向病人，呼出相时呼出阀34打开，驱动气体从废气排放口36排出，折叠皮囊22上升，病人呼出的气体经呼出单向阀44、手/自动转换阀40回到折叠皮囊22。含有麻醉气体和氧气的新鲜气体从新鲜气体接口48不断输入，这会导致回路内压力越来越高，当气道压力大于驱动气体压力时，气道内的气体会通过溢气阀30经由呼出阀34排向废气排放口36。
在这样的架构下，要同时实现手动通气和机械通气，风箱罩20、折叠皮囊22、手/自动转换阀40、APL阀14等器件都是不可或缺的。
申请日为1992年10月14日的美国专利US5398675公开了一种麻醉再呼吸系统，其中所提到的麻醉再呼吸系统即麻醉呼吸回路，其原理与图1所示的传统回路是一致的，从它所描述的系统来看，明显能看出该系统的复杂性，相对地其成本也会更高。
申请日为1980年12月5日的美国专利US4381774公开了一种用于呼吸设备的安全系统。其中所描绘的回路也基本与图1所示的传统回路类似，所以其缺陷也是相同的。
发明内容
本发明的方面和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。
为了解决现有技术麻醉呼吸机中麻醉呼吸回路复杂、成本高的问题，本发明提供一种手自动一体式呼吸驱动装置，以及使用该呼吸驱动装置的气动麻醉呼吸机，从而简化麻醉呼吸回路，减少元器件，降低成本，提高可靠性，并方便使用。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供一种手自动一体式呼吸驱动装置，其中，包括可活动或可变形的外层腔体、部分或全部置于该外层腔体内的内层腔体，其中，该内层腔体具有用于与外部通气的第一接口，且该外层腔体具有用于与外部通气的第二接口，该外层腔体和内层腔体设置为使得在驱动气体通过该第二接口进入该外层腔体与内层腔体之间的空间时，能够对该内层腔体进行挤压，使得该内层腔体通过该第一接口压出气体；且该外层腔体适于手动向内活动或变形，而与该内层腔体接触，对该内层腔体进行挤压，使得该内层腔体通过该第一接口压出气体。
优选地，该内层腔体适于在挤压变形后倾向于恢复其原始形状，以通过该第一接口吸入气体。
根据本发明的一个实施例，该外层腔体和该内层腔体采用囊体或袋体。优选地，该外层腔体和该内层腔体采用皮囊。更优选地，该皮囊为圆形或椭圆形皮囊。
根据本发明的另一个实施例，该内层腔体采用折叠式皮囊，该外层腔体采用向内可活动或可变形的罩壳。
作为本发明的优选实施例，该第一接口适于与患者气路相通，该第二接口适于与驱动气路相通。该第一接口和第二接口并列设置或同轴设置。
根据本发明的另一个方面，提供一种气动麻醉呼吸机，其包括：如上所述的手自动一体式呼吸驱动装置；患者气路，用于向患者提供麻醉气体和氧气，其连接到该第一接口；驱动气路，其包括驱动气体源，该驱动气体源设置为通过该第二接口向该外层腔体和内层腔体之间的空间提供驱动气体。
作为本发明的优选实施例，该患者气路包括：
三通呼吸管，其包括吸入端、患者端和呼出端；
吸入单向阀，设置于该第一接口与该吸入端之间的管路上；
呼出单向阀，设置于该第一接口与该呼出端之间的管路上；
新鲜气体源，设置为通过该吸入单向阀提供麻醉气体和氧气到该吸入端。
优选地，该患者气路中还设置有CO2吸收罐，其设置在吸入单向阀支路或呼出单向阀支路上。
作为本发明的一个实施例，该第二接口还通过呼出阀连接到废气排放口，该呼出阀控制驱动气体从该废气排放口的排出。
作为一种实施方案，该第一接口通过溢气阀和该呼出阀连接到该废气排放口。而作为另一种实施方案，在患者气路上设置气道压力限制阀。
利用本发明，可以例如通过两个套在一起的皮囊，同时实现手动通气和机械通气，不需要额外切换开关，不需要风箱和其内部的折叠皮囊，还可以不需要APL阀或溢气阀。本发明将现有技术中的手动通气回路和机械通气回路简化为一条回路，大大简化了气动麻醉呼吸机的结构，降低了气动麻醉呼吸机回路的复杂度，能够减少元器件，降低成本，提高可靠性，并方便使用。
通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些实施例和其它实施例的特征和方面。
附图说明
下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：
图1示出当前普遍使用的简化后的气动麻醉呼吸机回路；
图2为根据本发明的一个实施例，采用双皮囊结构作为呼吸驱动装置的剖面结构示意图及其P向视图，其中内、外皮囊的接口同轴设置。
图3为根据本发明的另一个实施例，采用双皮囊结构作为呼吸驱动装置的剖面结构示意图及其P向视图，其中内、外皮囊的接口并列设置。
图4为根据本发明一个实施例的简化的气动麻醉呼吸机回路示意图；
图5示意性地示出图4中CO2吸收罐可能接入的位置，其中，用圆圈表示CO2吸收罐可能接入的其它替代位置；
图6为根据本发明另一个实施例的简化的气动麻醉呼吸机回路示意图，其中采用APL阀替代图4中的溢气阀。
部件列表：
10    手动皮囊
12    APL阀
14    废气排放口
20    风箱罩
22    折叠皮囊
30    溢气阀
32    驱动气体接口
34    呼出阀
36    废气排放口
40    手/自动转换阀
42    吸入单向阀
44    呼出单向阀
46    CO2吸收罐
48    新鲜气体接口
50  三通呼吸管
52  吸入端
54  呼出端
56  患者端
100 呼吸驱动装置
102 外层腔体
104 内层腔体
106 第一接口
108 第二接口
112 APL阀
130 溢气阀
132 驱动气体接口
134 呼出阀
136 废气排放口
142 吸入单向阀
144 呼出单向阀
146 CO2吸收罐
148 新鲜气体接口
150 三通呼吸管
152 吸入端
154 呼出端
156 患者端
200 呼吸驱动装置
202 外层腔体
204 内层腔体
206 第一接口
208 第二接口
具体实施方式
如图2所示，在一个示例性的实施例中，提供一种手自动一体式呼吸驱动装置100，其中，包括可活动或可变形的外层腔体102(本实施例中示例性地采用椭圆形皮囊)、部分或全部置于外层腔体102内的内层腔体104(本实施例中示例性地采用椭圆形皮囊)。
其中，内层腔体104具有用于与外部通气的第一接口106，且外层腔体102具有用于与外部通气的第二接口108，外层腔体102和内层腔体104设置为使得在驱动气体通过第二接口108进入外层腔体102与内层腔体104之间的空间时，能够对内层腔体104进行挤压，使得内层腔体104通过第一接口106压出气体；且外层腔体102适于手动向内活动或变形，而与内层腔体104接触，对内层腔体104进行挤压，使得内层腔体104通过第一接口106压出气体。内层腔体104适于在挤压变形后倾向于恢复其原始形状，以通过第一接口106吸入气体。第一接口106适于与患者气路相通，第二接口108适于与驱动气路相通。图2中示出的第一接口106和第二接口108布置在同一侧且同轴设置。
当然第一接口和第二接口也可以并列设置，如图3所示。
在图3中，在另一个示例性的实施例中，提供了另一种手自动一体式呼吸驱动装置200，其中，包括可活动或可变形的外层腔体202(本实施例中示例性地采用椭圆形皮囊)、部分或全部置于外层腔体202内的内层腔体204(本实施例中示例性地采用椭圆形皮囊)。
其中，内层腔体204具有用于与外部通气的第一接口206，且外层腔体202具有用于与外部通气的第二接口208，外层腔体202和内层腔体204设置为使得在驱动气体通过第二接口208进入外层腔体202与内层腔体204之间的空间时，能够对内层腔体204进行挤压，使得内层腔体204通过第一接口206压出气体；且外层腔体202适于手动向内活动或变形，而与内层腔体204接触，对内层腔体204进行挤压，使得内层腔体204通过第一接口206压出气体。内层腔体204适于在挤压变形后倾向于恢复其原始形状，以通过第一接口206吸入气体。第一接口206适于与患者气路相通，第二接口208适于与驱动气路相通。图3中示出的第一接口206和第二接口208布置在同一侧且并列设置。
当然，本发明的内层腔体、外层腔体并不限于上述的优选实施例。例如，内层腔体、外层腔体可以采用其它形状的皮囊，例如圆形皮囊。也可以采用其它的囊体或袋体，例如橡胶囊体。
此外，内层腔体可以采用折叠式皮囊，外层腔体可以采用向内可活动或可变形的罩壳，例如皮囊或可折叠的罩壳。
如图4-6所示，本发明同时提供一种气动麻醉呼吸机，使用如上所述的手自动一体式呼吸驱动装置。上述所列举的呼吸驱动装置均可以应用于如图4-6所示的气动麻醉呼吸机回路中，而且，气动麻醉呼吸机并不局限于使用上述所列举的呼吸驱动装置。
图4为根据本发明一个实施例的简化的气动麻醉呼吸机回路示意图。气动麻醉呼吸机还包括：驱动气路，其包括驱动气体源，驱动气体源设置为通过第二接口108向外层腔体102和内层腔体104之间的空间提供驱动气体；患者气路，用于向患者提供麻醉气体和氧气，其连接到第一接口106。患者气路中设有三通呼吸管150，三通呼吸管150具有吸入端152、患者端156和呼出端154，吸入单向阀142设置于第一接口106与吸入端152之间的管路上，呼出单向阀144设置于第一接口106与呼出端154之间的管路上，患者端156通向病人。新鲜气体源设置为从新鲜气体接口148通过吸入单向阀142提供麻醉气体和氧气到吸入端152。CO2吸收罐146可设置在吸入单向阀支路或呼出单向阀支路上。图5示意性地示出图4中CO2吸收罐146可能接入的位置，其中，用圆圈表示CO2吸收罐146可能接入的其它替代位置。
第二接口108还通过呼出阀134连接到废气排放口136，呼出阀134控制驱动气体从废气排放口136的排出。第一接口106通过溢气阀130和呼出阀134连接到废气排放口136。
上述优选实施例中，呼吸驱动装置由两个套在一起的皮囊组成，内层皮囊与患者气路相通，外层皮囊与机械通气驱动气路相通。这样在机械通气时，外层皮囊等同于现有技术中的风箱外罩，内层皮囊等同于现有技术中风箱内的折叠皮囊；而在手动通气时，可以同时挤压两层皮囊实现手动通气，与单独用手动皮囊实现手动通气效果一致，而自主呼吸也可在此时实现。此时APL阀可由呼出阀实现。手动通气与机械通气的转换由控制器实现。不需要额外的切换开关，将现有技术中的手动通气回路和机械通气回路简化为一条回路，由此可以简化气路复杂度，减少元器件，降低成本。
当手动通气时，呼出阀134被用于当做APL阀，控制器设定APL的值，这时挤压外层腔体102(外层皮囊)，内层腔体104(内层皮囊)也会被挤压到，内层皮囊内的气体就会经CO2吸收罐146、吸入单向阀142到病人，而手松开时，病人的呼出气体会经呼出单向阀144回流到内层皮囊内。
当机械通气时，控制器在吸气相时关闭呼出阀134，控制驱动气体经过驱动气体接口132进入外层皮囊与内层皮囊间的空间，这将内层皮囊挤压，从而把内层皮囊内的气体经CO2吸收罐146、吸入单向阀142压向病人，在呼出相时，呼出阀134打开，驱动气体从废气排放口136排出，内层皮囊恢复形状，病人呼出的气体经呼出单向阀144回到内层皮囊内。含有麻醉气体和氧气的新鲜气体从新鲜气体接口148不断输入，这会导致回路内压力越来越高，当气道压力大于驱动气体压力时，气道内的气体会通过溢气阀130经由呼出阀134排向废气排放口136。
图4是简化的较典型的气动麻醉机呼吸机回路，实际应用中可能会有不同，比如CO2吸收罐可以接在呼出阀支路也可接在吸入阀支路，如图5中圆圈代表的位置所示。
图6为根据本发明另一个实施例的简化的气动麻醉呼吸机回路示意图，其中采用APL阀(气道压力限制阀)替代图4中的溢气阀。溢气阀可以用APL阀代替后与驱动气体断开然后接在患者气路。含有麻醉气体和氧气的新鲜气体从新鲜气体接口148不断输入，这会导致回路内压力越来越高，当气道压力大于驱动气体压力时，气道内的气体会通过APL阀112排出，APL阀112用来限制气道最高压力。图6中手动通气和机械通气的工作方式和原理与图4中示出的工作方式和原理相同，此处不再重复描述。
当然，气动麻醉呼吸机回路不限于上面所述的具体实施例，本领域普通技术人员可以想到多种变型方案，例如回路元件及气路本身的形状和布局可能不同、回路中可能加入其它用于安全保护或辅助功能的元件等等。而本发明的呼吸驱动装置与回路的连接形式和尺寸也不限于上述所列举的具体实施例，附图中仅示意性地示出其中的两种形式，两个气体接口为同轴的或并列的，当然也可以为任何其它的形式。腔体的大小和材料也不限于上述所列举的具体实施例。可以将现有技术的风箱外罩以其它材料做成可活动或可变形的形式，然后以任何形式在手动时与其内的皮囊(无论折叠与否)同时运动，这样也可以达到与采用双层皮囊结构类似的技术效果。
以上参照附图说明了本发明的优选实施例，本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质，可以有多种变型方案实现本发明。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (14)

1.一种手自动一体式呼吸驱动装置，其特征在于，包括可活动或可变形的外层腔体、部分或全部置于所述外层腔体内的内层腔体，其中，所述内层腔体具有用于与外部通气的第一接口，且所述外层腔体具有用于与外部通气的第二接口，所述外层腔体和内层腔体设置为使得在驱动气体通过所述第二接口进入所述外层腔体与内层腔体之间的空间时，能够对所述内层腔体进行挤压，使得所述内层腔体通过所述第一接口压出气体；且所述外层腔体适于手动向内活动或变形，而与所述内层腔体接触，对所述内层腔体进行挤压，使得所述内层腔体通过所述第一接口压出气体。
2.根据权利要求1所述的手自动一体式呼吸驱动装置，其特征在于，所述内层腔体适于在挤压变形后倾向于恢复其原始形状，以通过所述第一接口吸入气体。
3.根据权利要求1或2所述的手自动一体式呼吸驱动装置，其特征在于，所述外层腔体和所述内层腔体采用囊体或袋体。
4.根据权利要求1或2所述的手自动一体式呼吸驱动装置，其特征在于，所述外层腔体和所述内层腔体采用皮囊。
5.根据权利要求4所述的手自动一体式呼吸驱动装置，其特征在于，所述皮囊为圆形或椭圆形皮囊。
6.根据权利要求1或2所述的手自动一体式呼吸驱动装置，其特征在于，所述内层腔体采用折叠式皮囊，所述外层腔体采用向内可活动或可变形的罩壳。
7.根据权利要求1或2所述的手自动一体式呼吸驱动装置，其特征在于，所述第一接口适于与患者气路相通，所述第二接口适于与驱动气路相通。
8.根据权利要求1或2所述的手自动一体式呼吸驱动装置，其特征在于，所述第一接口和第二接口并列设置或同轴设置。
9.一种气动麻醉呼吸机，其包括：
如权利要求1-8中任一项所述的手自动一体式呼吸驱动装置；
患者气路，用于向患者提供麻醉气体和氧气，其连接到所述第一接口；
驱动气路，其包括驱动气体源，所述驱动气体源设置为通过所述第二接口向所述外层腔体和内层腔体之间的空间提供驱动气体。
10.根据权利要求9所述的气动麻醉呼吸机，其特征在于，所述患者气路包括：
三通呼吸管，其包括吸入端、患者端和呼出端；
吸入单向阀，设置于所述第一接口与所述吸入端之间的管路上；
呼出单向阀，设置于所述第一接口与所述呼出端之间的管路上；
新鲜气体源，设置为通过所述吸入单向阀提供麻醉气体和氧气到所述吸入端。
11.根据权利要求10所述的气动麻醉呼吸机，其特征在于，所述患者气路中还设置有CO2吸收罐，其设置在吸入单向阀支路或呼出单向阀支路上。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的气动麻醉呼吸机，其特征在于，所述第二接口还通过呼出阀连接到废气排放口，所述呼出阀控制驱动气体从所述废气排放口的排出。
13.根据权利要求12所述的气动麻醉呼吸机，其特征在于，所述第一接口通过溢气阀和所述呼出阀连接到所述废气排放口。
14.根据权利要求12所述的气动麻醉呼吸机，其特征在于，在所述患者气路上设置气道压力限制阀。
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