CN104415439A - 一种经胸腔通气的呼吸机 - Google Patents

Abstract

本发明属医疗器械领域，涉及一种经胸腔通气的呼吸机；该呼吸机主要由驱动系统、监测系统、安全系统和控制系统组成；所述驱动系统、监测系统、安全系统和控制系统相互连接；所述的驱动系统由风箱和直线电机组成；所述监测系统由压力传感器、流量传感器和风箱位置传感器组成；所述安全系统由气体补给阀门、气体排出泵和安全阀门组成；所述控制系统为一台内置计算机。使用结果表明，本发明采用气体循环使用的方式，所述呼吸机只需要少量的气源；该呼吸机采用直线电机直接驱动风箱，可减少能量损失，节约能源，也大大减少了呼吸机的体积，使呼吸机更加便于携带。

Description

一种经胸腔通气的呼吸机

技术领域

本发明属医疗器械领域，涉及一种经胸腔通气的呼吸机；该呼吸机采用一种颠覆传统正压通气的、全新的通气方式，为一种给患者提供呼吸支持的机械式呼吸机。

背景技术

呼吸机的出现使医学得以向前迈进了巨大的一步。目前，临床医疗中已经离不开呼吸机，如全身麻醉需要进行机械通气，危重患者需要呼吸机支持，许多肺部疾病需要呼吸机辅助通气，甚至上呼吸道梗阻的患者也可通过呼吸机改善生活质量。

现有呼吸机的呼吸原理是通过增加气体压力使气体通过呼吸机流向肺部，然后降低气体压力使气体从肺部呼出，上述过程有悖于人自然呼吸的原理；因此，气道正压通气可能会造成肺部损伤，而且正压通气需要气管插管或气管切开，长期气管插管或气管切开容易造成肺部感染并且使患者丧失发音功能。此外，正压通气会增加胸腔内压力，影响血液回流，对血液循环造成影响；历史上曾经出现过模仿人自然呼吸原理的呼吸机，人们称之为“铁肺”，但由于铁肺体积庞大，患者舒适性差等诸多缺点已经退出历史舞台。

目前，迫切需要一种经胸腔通气的呼吸机；该呼吸机采用了人自然呼吸的原理，且体积较小，不存在气道正压通气的缺点。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷或不足，提供一种经胸腔通气的呼吸机；该呼吸机采用一种颠覆传统正压通气的、全新的通气方式，为一种给患者提供呼吸支持的机械式呼吸机。

本发明的技术问题采用以下方法解决：

构建一个封闭的风箱——胸腔系统，通过风箱的运动，使气体在胸腔与风箱之间通过管道来回运动，从而使胸腔内出现周期性的正负压，产生呼吸；风箱与电机直接连接，由电机直接驱动风箱运动。

本发明的经胸腔通气的呼吸机，主要由驱动系统9、监测系统10、安全系统11和控制系统12组成；所述监测系统包括监测封闭气体通路内的压力传感器、流量传感器以及监测风箱——胸腔系统内气体多少的风箱位置感受器；所述安全系统包括气体补给装置、气体排出装置以及限压装置，由控制系统根据风箱——胸腔系统内气体的多少控制气体的补给和排出，以保证风箱的正常运行；所述控制系统为一台内置计算机，监测系统将收集到的数据送到控制系统，再结合操作者设定的参数，发出指令使驱动系统和安全系统正常工作。

具体而言，本经胸腔通气的呼吸机，其特征在于，主要由驱动系统9、监测系统10、安全系统11和控制系统12组成；所述的驱动系统9、监测系统10、安全系统11和控制系统12相互连接；

本发明中，所述的驱动系统9由风箱13和直线电机14组成；

所述风箱13通过通气连接管4、胸管7与双侧胸腔6组成一个封闭的空间；

所述直线电机14与风箱13通过连接杆15相连，当直线电机14往返运动时，带动风箱13上下运动；其中，直线电机14运动的速度、幅度以及频率由控制系统12控制；

本发明中，所述的监测系统10由压力传感器17、流量传感器16和风箱位置传感器18组成；

压力传感器17和流量传感器16均设置于风箱13与胸管7连接的通气连接管4上，并将即时压力以及每次呼吸的流量数据传到控制系统12；

风箱位置感受器18设置于直线电机14上，通过感受电机定子28的位置判断风箱13的位置；当风箱13位置过低或过高时向控制系统12传输数据；

本发明中，所述的安全系统11由气体补给阀门20、气体排出泵19和安全阀门23组成；所述气体补给阀门20、气体排出泵19和安全阀门23均通过通气连接管4与风箱13连接；

当风箱13——胸腔6封闭系统连接不紧密时，气体可能由环境大气漏向封闭系统，也可能由封闭系统漏向环境大气：

（1）当气体由环境大气漏向封闭系统时，封闭系统的气体增加，封闭系统内的气体回到风箱13时，风箱13内容积增加；当风箱13位置超出警戒位置时，风箱位置传感器18向控制系统12发出信号，控制系统12向气体排出泵19发出指令，然后气体排出泵19排出一定量的气体；

（2）当封闭系统内的气体漏向环境大气时，封闭系统内气体减少，风箱位置传感器18感受到风箱13位置过低，向控制系统12发出信号，控制系统12发出指令打开气体补给阀门20，高压气源22通过减压装置21再经过进气阀门20流向风箱13；当气体补充完毕后进气阀门20关闭；

所述安全阀门23为一个双向机械阀门，当风箱内压力与环境压力差超过设定的压力差时阀门打开，气体由高压端流向低压端，避免呼吸机出现故障时患者受到过度的伤害；

本发明中，所述的控制系统12为一台内置计算机25；操作者根据患者需要输入呼吸参数，计算机25将参数转化为指令控制直线电机14的运动；压力传感器17、流量传感器16将收集到的数据传回计算机25，计算机25再根据收集的数据修正直线电机14的运动；风箱位置传感器18将风箱13位置数据上传至计算机25，计算机25根据数据指令气体排出泵19和气体补给阀门20打开或关闭。

本发明的经胸腔通气的呼吸机中，所有零部件均采用现有技术中的零部件，可市购。

本发明的经胸腔通气的呼吸机与现有传统呼叫机相比，具有以下优点：

（1）本经胸腔通气的呼吸机采用气体循环使用的方式；所述呼吸机使用风箱将气体送入胸腔后再负压吸引回风箱反复利用，只需要补充管道泄漏的气体就能满足呼吸机的需要；因此，本发明所述呼吸机只需要少量的气源即可；

（2）本发明采用直线电机直接驱动风箱，可减少能量损失，节约能源，也大大减少了呼吸机的体积，使呼吸机更加便于携带。

为了便于理解，下面通过附图和具体实施例对本发明的经胸腔通气的呼吸机进行详细的描述。需要特别指出的是，具体实施例和附图仅是为了说明，显然本领域的技术人员可以根据本文说明，对本发明进行各种修正或改变，这些修正和改变也将纳入本专利范围之内。

附图说明

图1为经典呼吸机通气原理图；

图2为本发明所述经胸腔通气的原理图；

图3为本发明经胸腔通气呼吸机的结构示意图；

图4为所述直线电机的侧视图。

图1～图4中，1为肺、2为气管、3为气管导管、4为通气连接管、5为传统呼吸机、6为胸腔、7为胸管、8为本发明的经胸腔通气的呼吸机、9为驱动系统、10为监测系统、11为安全系统、12为控制系统、13为风箱、14为直线电机、15为连接杆、16为流量传感器、17为压力传感器、18为风箱位置传感器、19为气体排出泵、20为气体补给阀门、21为减压装置、22为高压起源、23为安全阀门、24为过滤装置、25为计算机、26为导线、27为转子、28为定子。

具体实施方式

实施例1

如图3～图4所示，本经胸腔通气的呼吸机，主要由驱动系统9、监测系统10、安全系统11和控制系统12组成；所述的驱动系统9、监测系统10、安全系统11和控制系统12相互连接；

所述的驱动系统9由风箱13和直线电机14组成；所述风箱13通过通气连接管4、胸管7与双侧胸腔6组成一个封闭的空间；所述直线电机14与风箱13通过连接杆15相连，当直线电机14往返运动时，带动风箱13上下运动；其中，直线电机14运动的速度、幅度以及频率由控制系统12控制；

所述的监测系统10由压力传感器17、流量传感器16和风箱位置传感器18组成；压力传感器17和流量传感器16均设置于风箱13与胸管7连接的通气连接管4上，并将即时压力以及每次呼吸的流量数据传到控制系统12；风箱位置感受器18设置于直线电机14上，通过感受电机定子28的位置判断风箱13的位置；当风箱13位置过低或过高时向控制系统12传输数据；

所述的安全系统11由气体补给阀门20、气体排出泵19和安全阀门23组成；所述气体补给阀门20、气体排出泵19和安全阀门23均通过通气连接管4与风箱13连接；

当风箱13——胸腔6封闭系统连接不紧密时，气体可能由环境大气漏向封闭系统，也可能由封闭系统漏向环境大气：

（1）当气体由环境大气漏向封闭系统时，封闭系统的气体增加，封闭系统内的气体回到风箱13时，风箱13内容积增加；当风箱13位置超出警戒位置时，风箱位置传感器18向控制系统12发出信号，控制系统12向气体排出泵19发出指令，然后气体排出泵19排出一定量的气体；

（2）当封闭系统内的气体漏向环境大气时，封闭系统内气体减少，风箱位置传感器18感受到风箱13位置过低，向控制系统12发出信号，控制系统12发出指令打开气体补给阀门20，高压气源22通过减压装置21再经过进气阀门20流向风箱13；当气体补充完毕后进气阀门20关闭；

所述安全阀门23为一个双向机械阀门，当风箱内压力与环境压力差超过设定的压力差时阀门打开，气体由高压端流向低压端，避免呼吸机出现故障时患者受到过度的伤害；

所述的控制系统12为一台内置计算机25；操作者根据患者需要输入呼吸参数，计算机25将参数转化为指令控制直线电机14的运动；压力传感器17、流量传感器16将收集到的数据传回计算机25，计算机25再根据收集的数据修正直线电机14的运动；风箱位置传感器18将风箱13位置数据上传至计算机25，计算机25根据数据指令气体排出泵19和气体补给阀门20打开或关闭。

实施例2

如图1～图4所示，

传统呼吸机5通过气管插管3、气管切开或面罩连接呼吸机，呼吸机增加气体压力使气体流向肺部1，然后呼吸机降低气体压力使气体从肺部流出，从而产生呼吸；

相比传统呼吸机5，本经胸腔通气的呼吸机8通过胸管7连接呼吸机；当呼吸机8内压力为正压时，气体流向胸腔6，肺被压缩1，患者呼出气体；当经胸腔通气的呼吸机8内压力为负压时气体由胸腔6流向经胸腔通气的呼吸机8，肺1被复张，患者吸入气体，从而完成一个呼吸周期。

所述经胸腔通气的呼吸机8，主要由驱动系统9、监测系统10、安全系统11和控制系统12组成；所述的驱动系统9、监测系统10、安全系统11和控制系统12相互连接；

所述的驱动系统9由风箱13和直线电机14组成；所述风箱13通过通气连接管4、胸管7与双侧胸腔6组成一个封闭的空间；所述直线电机14与风箱13通过连接杆15相连，当直线电机14往返运动时，带动风箱13上下运动；其中，直线电机14运动的速度、幅度以及频率由控制系统12控制；

所述的监测系统10由压力传感器17、流量传感器16和风箱位置传感器18组成；压力传感器17和流量传感器16均设置于风箱13与胸管7连接的通气连接管4上，并将即时压力以及每次呼吸的流量数据传到控制系统12；风箱位置感受器18设置于直线电机14上，通过感受电机定子28的位置判断风箱13的位置；当风箱13位置过低或过高时向控制系统12传输数据；

所述的安全系统11由气体补给阀门20、气体排出泵19和安全阀门23组成；所述气体补给阀门20、气体排出泵19和安全阀门23均通过通气连接管4与风箱13连接；

当风箱13——胸腔6封闭系统连接不紧密时，气体可能由环境大气漏向封闭系统，也可能由封闭系统漏向环境大气：

（1）当气体由环境大气漏向封闭系统时，封闭系统的气体增加，封闭系统内的气体回到风箱13时，风箱13内容积增加；当风箱13位置超出警戒位置时，风箱位置传感器18向控制系统12发出信号，控制系统12向气体排出泵19发出指令，然后气体排出泵19排出一定量的气体；

（2）当封闭系统内的气体漏向环境大气时，封闭系统内气体减少，风箱位置传感器18感受到风箱13位置过低，向控制系统12发出信号，控制系统12发出指令打开气体补给阀门20，高压气源22通过减压装置21再经过进气阀门20流向风箱13；当气体补充完毕后进气阀门20关闭；

所述安全阀门23为一个双向机械阀门，当风箱内压力与环境压力差超过设定的压力差时阀门打开，气体由高压端流向低压端，避免呼吸机出现故障时患者受到过度的伤害；

所述的控制系统12为一台内置计算机25；操作者根据患者需要输入呼吸参数，计算机25将参数转化为指令控制直线电机14的运动；压力传感器17、流量传感器16将收集到的数据传回计算机25，计算机25再根据收集的数据修正直线电机14的运动；风箱位置传感器18将风箱13位置数据上传至计算机25，计算机25根据数据指令气体排出泵19和气体补给阀门20打开或关闭。

Claims (7)

1.一种经胸腔通气的呼吸机，其特征在于，主要由驱动系统（9）、监测系统（10）、安全系统（11）和控制系统（12）组成；所述的驱动系统（9）、监测系统（10）、安全系统（11）和控制系统（12）相互连接；

所述的驱动系统（9）由风箱（13）和直线电机（14）组成；

所述的监测系统（10）由压力传感器（17）、流量传感器（16）和风箱位置传感器（18）组成；

所述的安全系统（11）由气体补给阀门（20）、气体排出泵（19）和安全阀门（23）组成；

所述的控制系统（12）为一台内置计算机（25）。

2.按权利要求1所述经胸腔通气的呼吸机，其特征在于，所述风箱（13）通过通气连接管（4）、胸管（7）与双侧胸腔（6）构成一个封闭的空间。

3.按权利要求1所述经胸腔通气的呼吸机，其特征在于，所述直线电机（14）与风箱（13）通过连接杆（15）相连；当直线电机（14）往返运动时，带动风箱（13）上下运动；其中，直线电机（14）运动的速度、幅度以及频率由控制系统（12）控制。

4.按权利要求1所述经胸腔通气的呼吸机，其特征在于，所述压力传感器（17）和流量传感器（16）均设置于风箱（13）与胸管（7）连接的通气连接管（4）上，并将即时压力以及每次呼吸的流量数据传到控制系统（12）。

5.按权利要求1所述经胸腔通气的呼吸机，其特征在于，所述风箱位置感受器（18）设置于直线电机（14）上，通过感受电机定子（28）的位置判断风箱（13）的位置；当风箱（13）位置过低或过高时向控制系统（12）传输数据。

6.按权利要求1所述经胸腔通气的呼吸机，其特征在于，所述气体补给阀门（20）、气体排出泵（19）和安全阀门（23）均通过通气连接管（4）与风箱（13）连接。

7.按权利要求1所述经胸腔通气的呼吸机，其特征在于，所述安全阀门（23）为一个双向机械阀门。