CN105771049B - 自动呼吸器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动呼吸器，包括气泵、可扩张气囊、面罩以及控制模块；气泵的进气口连接空气源或者同时连接氧气源，出气口连接至可扩张气囊，可扩张气囊同时通过呼吸管连接至面罩；可扩张气囊采用弹性薄壁材料制成；可扩张气囊与面罩之间设有压力控制阀，可扩张气囊与气泵之间设置阀门；压力控制阀连接至控制模块的信号输入端，并通过控制模块的信号输出端连接至阀门；本发明通过电动操作，提供自动通气功能，可扩张气囊内压力达到一定值之后可触发压力控制阀门打开，气囊内气体向压力控制阀门处通气，实现气囊自动通气功能，能保障足够的潮气量及所需的呼吸频率，使呼吸参数精准化，潮气量及呼吸频率可调节，避免了人工辅助呼吸时操作的不便。

Description

自动呼吸器

技术领域

本发明属于医疗设备，具体设计一种用于病人院前呼吸急救的自动呼吸器。

背景技术

当病人突发呼吸暂停时，需要医生立即采用辅助呼吸的急救手段，在住院过程中有大型成熟的呼吸机可供使用，但是在院前急救时，目前临床上使用的简易呼吸气囊是应用于抢救非常常见且有用的仪器，由一个球形气囊和呼吸面罩连通构成，它轻巧易于携带，用于自主呼吸停止时提供外来的潮气量，不足的是这个急救仪器是手动的，需要有经验的医生按照规范的方式才能为病人提供良好的抢救，左手需要握住呼吸面罩，右手需要按压气囊，在抢救的同时需观察病人胸廓的起伏，配合病人的呼吸，按照一定的频率和深度挤捏气囊，然而抢救的过程往往是紧张、危急的，抢救者可能会出现按压气囊频率过快、深度过大；氧气的接入需要两个人配合，一个人时操作困难；操作时面罩与呼吸管易滑脱等情况，因此，目前该手动的装置给抢救过程带来了诸多的不便。

目前市面出现了一系列可电动控制气囊的技术，通过电动控制外力机械挤压气囊实现自动辅助病人呼吸。如申请号为201310466252.9的中国专利，公开了一种呼吸气囊的电动挤压装置，通过上固定块和下固定块固定在呼吸气囊的外围，所述的挤压装置包括对称设在呼吸气囊两侧且由步进电机带动的两个机械臂，两个机械臂均通过转轴固定在上固定块上，步进电机通过与其同轴传动的齿轮同时控制两个机械臂的挤压、扩张动作，这种技术可替代人手按压呼吸气囊操作，体积较小，方便搬运及急救工作的施展；但是机械装置存在容易出现机械故障，并且气囊为薄壁结构，易被机械部件造成破损，自动通气稳定性欠佳，难以针对不同患者的不同呼吸状态进行智能化适应性辅助呼吸，且不能提供精确量化的潮气量及频率，容易造成辅助呼吸过程中的损伤。

发明内容

本发明针对现有的气囊呼吸器存在的上述技术缺陷，提供一种新型的气囊型自动呼吸器，用自动化的气囊供气替代以往手动的供气方式或机械挤压气囊方式，不需要手动按压气囊，气囊可自动通气为患者提供所需的潮气量，缓解医务人员在抢救过程中的不便与劳累，同时解决简易呼吸气囊不能提供精确量化的潮气量及频率问题，在呼吸管和面罩连接处添加了卡扣结构，可防止操作时呼吸管与面罩或者自动呼吸装置的滑脱。气泵及可扩张气囊固定于机体内，机体上设有与呼吸管连接的卡扣，结构简单，体积小，携带、使用方便，氧气浓度可查看可调节，避免氧气浓度过低不利于抢救。

本发明采用如下技术方案实现：

一种自动呼吸器，包括气泵、可扩张气囊、面罩以及控制模块；所述气泵的进气口连接空气源或者同时连接氧气源，出气口连接至可扩张气囊，所述可扩张气囊同时通过呼吸管连接至面罩；

所述可扩张气囊采用弹性薄壁材料制成，其内腔可在压力作用下进行扩张和收缩；

所述可扩张气囊与面罩之间设有压力控制阀，所述可扩张气囊与气泵之间设置阀门；

所述压力控制阀连接至控制模块的信号输入端，并通过控制模块的信号输出端连接至阀门。

所述可扩张气囊通过气泵向其内部充气，气囊扩张，当气囊内压力达到一定值时，触发压力控制阀门打开，气囊与气泵之间的阀门关闭，气囊具备回缩功能可向压力控制阀门处通气，压力下降到一定值时，压力控制阀门关闭，气囊与气泵之间阀门打开，气泵继续向气囊充气。

进一步的，所述可扩张气囊与气泵之间的阀门为第一流量控制阀，控制可扩张气囊与气泵之间的气流从零到既定流量的调节。

进一步的，所述可扩张气囊与面罩之间还设有第二流量控制阀，所述第二流量控制阀连接至控制模块输出端，用于控制吸气时长，第一流量控制阀和第二流量控制阀一同控制吸气和呼气的频率。

进一步的，所述可扩张气囊还设有减压阀，可在达到气囊设置最大压力值时进行泄压。

进一步的，所述气泵的氧气源进气口设有转接头，所述转接头上设有内螺纹和外螺纹，所述外螺纹用于螺接氧气袋接口，所述内螺纹用于螺接氧气输气管。

进一步的，所述气泵和可扩张气囊固定封装于机体内，所述机体上设有与呼吸管连接的卡扣接头；

所述卡扣接头包括具有弧形外表面的钩爪和具有弧形内表面的卡槽，所述钩爪和卡槽分别设置在对接的管道两端，所述钩爪通过弹性的弧形表面挤压嵌装于卡槽内，通过按压钩爪，可将卡槽退出。

进一步的，所述可扩张气囊内置氧浓度传感器、潮气量传感器以及压力传感器，并分别与控制模块的信号输入端连接，所述控制模块具有面板子模块，可监测并显示吸气氧浓度、潮气量以及气囊内部压力，并设有声光报警器(通过面板子模块还可设定各类阀门的流量和压力，以及控制气泵的启停)。

进一步的，所述气泵与氧气源之间和气泵与空气源之间分别设有氧气流量控制阀和空气流量控制阀，所述氧气流量控制阀和空气流量控制阀分别与控制模块的信号输出端连接，与氧浓度传感器反馈控制氧浓度变化。

进一步的，所述控制模块设有一输出信号通道连接至压力控制阀，与潮气量传感器反馈控制气囊潮气量的增减(调节压力控制阀的开启压力增大，则潮气量大，开启压力减小则潮气量小)。

在本发明中，所述控制模块采用单片机或PLC。

所述控制模块具有计时器单元，主动设定吸气和呼气的时间，控制压力控制阀和第一流量控制阀自动切换实现吸气和呼气。

本发明由可以提供气流动力的气泵、具有扩张和收缩能力的球形气囊作为主体，由气泵向气囊内供气，气囊容积可扩张，气囊设有压力控制阀，气囊内压力达到一定压力后，该压力控制阀打开，气囊和气泵之间的阀门关闭，扩充后的气囊具备回缩能力，气流由气囊挤压向出气口连接的面罩流动，实现呼吸气囊的自动供气；当气囊内压力下降到一定程度，压力控制阀关闭，气囊和气泵之间的阀门开放，吸气过程结束，进入呼气过程，气泵继续通过进气阀门供气给气囊使之扩充，为气囊充气过程，为下一次吸气过程做准备。本发明中所述的吸气过程和呼气过程与人体的吸气和呼气一致，与之对应的分别是气囊收缩和扩张的动作阶段。

本发明还采用多组传感器反馈控制呼吸过程的频率、潮气量和氧浓度等参数，通过气囊和气泵之间的第一流量控制阀可控制气囊扩张(呼气过程)的时间，通过气囊和面罩之间的第二流量控制阀可控制气囊收缩(吸气过程)的时间，两组结合可实现呼气吸气比以及呼吸频率的调整。通过氧浓度传感器和气泵上设置的氧气流量控制阀及空气流量控制阀，可实现吸气中氧浓度的调整。通过潮气量传感器和压力控制阀，可实现病人潮气量的调整。通过压力传感器可实时监控气囊内压力变化，避免出现压力故障。

本发明采用电动通气，不需要手动按压气囊，气囊可自动通气，方便了医务工作者抢救病人；能保障不同抢救情况下所需要的潮气量及呼吸频率，使呼吸参数精准化，潮气量及呼吸频率可调节，也可用于同一病人不同阶段抢救过程的呼吸参数的调节。在呼吸管和面罩连接处添加了卡扣结构，可防止操作时呼吸管与面罩或者自动呼吸装置的滑脱；气泵及可扩张气囊固定于机体内，机体上设有与呼吸管连接的卡扣，使自动呼吸装置结构简单，携带、使用方便；氧气浓度可查看，可根据氧气浓度随时调节氧气浓度大小。

本发明采用电动控制的气囊通气，所有动力采用蓄电池供电，适用于移动辅助呼吸。不需要手动按压气囊，气囊可自动通气，极大程度提高抢救效率，减轻工作负担；可提供可调节的潮气量及频率，为不同个体提供个性化呼吸参数，也为同一病人不同阶段提供不同呼吸参数。

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为实施例中的自动呼吸器的结构示意图。

图2为实施例中的气泵氧气接头的示意图。

图3a为实施例中的卡扣接头接合示意图。

图3b为实施例中的卡扣接头分离示意图。

图4为实施例中的自动呼吸器的控制系统示意图。

图中标号：1-面罩，2-可扩张气囊，3-气泵，4-呼吸管，5-压力控制阀，6-第一流量控制阀，7-第二流量控制阀，8-减压阀，9-第一卡扣接头，91-钩爪，92-卡槽，10-第二卡扣接头，11-氧气接头，12-空气接头，13-控制模块，14-面板子模块，15-警报器，16-计时器，17-氧气流量控制阀，18-空气流量控制阀，19-氧浓度传感器，20-潮气量传感器，21-压力传感器，22-机体。

具体实施方式

实施例

参见图1，图示中的自动呼吸器包括面罩1、可扩张气囊2、气泵3、呼吸管4、压力控制阀5、第一流量控制阀6、第二流量控制阀7、减压阀8等构成。其中气泵3出气口通过管道与可扩张气囊2连通，可扩张气囊2同时通过呼吸管4连接至面罩1，气泵3的进气口包括有氧气接头11和空气接头12，可分别连接氧气源和空气源，根据不同的要求对病人进行纯氧或空气呼吸抢救。

可扩张气囊2采用弹性薄壁材料制成，优选橡胶材质，其内腔可在压力作用下进行扩张和收缩，气囊扩张时，病人处于呼气过程，气囊收缩时，病人处于吸气过程。在可扩张气囊2与面罩1之间设有压力控制阀5，并且在可扩张气囊与气泵之间设置第一流量控制阀6，气囊扩张时，压力控制阀5将气囊和面罩之间断开，气囊收缩时，第一流量控制阀6将气泵和气囊之间断开。

如图4所示，自动呼吸器的自动控制通过一控制模块13实现，将压力控制阀5连接至控制模块13的信号输入端，并通过控制模块13的信号输出端连接至第一流量控制阀6，实现两个阀门的动作切换。

具体的，压力控制阀5和第一流量控制阀6具有互相反馈作用，当第一流量控制阀6开放时通过控制模块反馈控制压力控制阀5关闭时，气泵向气囊内充气，当气囊内气体充气到一定压力值时，压力控制阀5打开，压力控制阀5开放通过控制模块反馈控制第一流量控制阀6关闭，可扩张气囊具备回缩能力，将气囊内腔压缩的气体通过呼吸管流向面罩，患者完成吸气过程，此过程中第一流量控制阀关闭，气泵停止向气囊内供气；当气囊内压力下降到一定量时，压力控制阀5关闭，气囊停止收缩出气，气囊和面罩之间截止，患者在肺部作用下完成呼气过程，同时压力控制阀5通过控制模块反馈控制第一流量控制阀6开放，气泵向气囊内进气，扩充气囊，为进入下一个吸气过程做准备。气泵具备保护减压功能，避免气囊处于吸气过程中造成管路压力增大。实现电动通气而不是手动按压，即可为患者提供潮气量，有利于医务工作者抢救病人

可扩张气囊2与气泵3之间的阀门采用第一流量控制阀6，可以控制可扩张气囊与气泵之间的气流从零到既定流量的调节，实现气囊和气泵之间的开启和通断的同时，还可对气囊扩张时的流量调节，实现呼气时长的控制；在可扩张气囊2与面罩1之间还设有第二流量控制阀7，第二流量控制阀7连接至控制模块输出端，第二流量控制阀7用于控制吸气时长，第一流量控制阀和第二流量控制阀一同控制呼吸频率及呼吸比。解决简易呼吸气囊不能提供精确量化的潮气量及频率问题。

在实际应用中，压力控制阀5和第一流量控制阀6分别固定设置在可扩张气囊2的出气端，呼吸管4一端通过第一卡扣接头9与可扩张气囊2连接，本装置还配套提供连接呼吸管的手动呼吸气囊，用于呼吸机故障或无电源时备用，第一卡扣接头9可实现本实施例从自动控制的可扩张气囊连接到普通手动控制气囊使用，呼吸管4另一端通过第二卡扣接头10和面罩连接，面罩采用常规呼吸面罩，具有吸气单向阀和呼气单向阀，实现从呼吸管内进气，呼气单向阀呼气，具体的面罩结构为现有技术，在此不做赘述。另外，当呼吸管与面罩连接时，可用于面罩通气，当呼吸管与面罩不连接时，呼吸管可直接用于气管插管。

可扩张气囊具有弹性极限，在可扩张气囊上还设有减压阀8，当气囊内气体过多，超过了一定的压力时，减压阀开放，气囊内压力下降，用于保护气囊，防止其因压力过大而爆炸。

气泵3和可扩张气囊2固定封装于机体22内，机体上设有与呼吸管连接的第一卡扣接头9；

结合参见图3a和图3b，以第一卡扣接头9为例说明卡扣接头的结构，第一卡扣接头包括具有弧形外表面的钩爪91和具有弧形内表面的卡槽92，其中，钩爪91固定设置在机体连接可扩张气囊的管道上，卡槽92固定在呼吸管4端部(也可反过来将钩爪设置在呼吸管上，卡槽设置在机体管道上)，钩爪通过弹性的弧形表面挤压嵌装于卡槽内，通过按压钩爪，可将卡槽退出，将呼吸管和可扩装气囊分离。呼吸管和面罩连接的第二卡扣接头也可参考第一卡扣接头设置。气泵及可扩张气囊固定于机体内，机体上设有与呼吸管连接的卡扣，该装置结构简单，体积小，携带、使用方便。

结合参见图4，可扩张气囊内置氧浓度传感器19、潮气量传感器20以及压力传感器21，传感器设置于气囊出气端，不影响气囊正常扩张和收缩，上述三个传感器分别与控制模块13的信号输入端连接，用于实时监测气囊内氧浓度、潮气量和压力，同时，控制模块13具有面板子模块14，可监测并显示吸气氧浓度、潮气量以及气囊内部压力，并设有报警器15，在监测数值超过设定值时发出警报。另外，面板子模块14还具有输入功能，通过面板子模块还可设定各类阀门的流量和压力，以及控制气泵的启停。

气泵的氧气接头11和空气接头12上分别设有氧气流量控制阀17和空气流量控制阀18，氧气流量控制阀17和空气流量控制阀18分别与控制模块的信号输出端连接，与氧浓度传感器的检测结果反馈调节氧浓度变化。如图2所示，气泵的氧气接头11设有转接头，转接头上设有内螺纹111和外螺纹112，外螺纹用于螺接氧气袋接口，内螺纹用于螺接转接头与氧气输气管连通，实现两种供氧方式，氧气流量控制阀17固定设置在氧气接头上。氧气浓度可查看可调节，避免氧气浓度过低不利于抢救。

控制模块13设有一输出信号通道连接至压力控制阀5，与潮气量传感器20反馈控制气囊潮气量的增减，调节压力控制阀的开启压力增大，则潮气量大，开启压力减小则潮气量小。

本发明通过单片机或PLC控制自动呼吸器的潮气量及频率、氧气浓度。根据所设定的潮气量反馈于压力感受器，调节压力控制阀大小，根据所设定的频率反馈于进气口及出气口流量控制阀门，决定气流量大小，实现流量以及通气时间即频率以及呼气吸气比的调控。除此之外，气囊中通过设有氧浓度传感器、压力感受器、潮气量传感器，氧浓度传感器以及潮气量感受器设于气囊出气口外，潮气量传感器设于气囊内部，单片机控制机制也用于监测潮气量、氧气浓度、气囊压力，并连接声光报警器，保障操作的安全性。当压力过高，超过气囊可承受压力范围时，连接的声光报警器报警，医护人员应停止使用气囊，更换新的抢救工具或检查装置内部减压阀是否存在阀门故障等问题。当氧浓度不足或过大时，可引起声光报警器报警，通过调节氧气流量控制阀和空气流量控制阀改变气囊内部氧浓度。当潮气量没有达到或超过所设定的值波动范围内，可引起声光报警器报警，应停止自动呼吸器，更换手动简易呼吸气囊，后期检查自动呼吸器内部故障并维修。

控制模块13采用单片机或PLC，控制模块具有计时器16，通过计时器可主动设定吸气和呼气的时间、呼吸频率、呼气吸气比值，在通过第一流量控制阀和第二流量控制阀自动切换实现吸气和呼气。

本实施例采用电池供电系统对气泵和控制模块供电，电池供电系统即气泵的电源设置为蓄电池的形式，蓄电池设置为多组相互并联的方式，蓄电池组可更换，即在一组电源工作时，在线更换另一组电源的蓄电池。

本实施例中的流量控制阀、压力控制阀均采用微小型电磁阀，可通过电动控制实现。

以上实施例描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的具体工作原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种自动呼吸器，其特征在于：包括气泵、可扩张气囊、面罩以及控制模块；所述气泵的进气口连接空气源或者同时连接氧气源，出气口连接至可扩张气囊，所述可扩张气囊同时通过呼吸管连接至面罩；

所述可扩张气囊采用弹性薄壁材料制成；

所述可扩张气囊与面罩之间设有压力控制阀，所述可扩张气囊与气泵之间设置阀门；

所述可扩张气囊内置氧浓度传感器、潮气量传感器以及压力传感器，并分别与控制模块的信号输入端连接，所述控制模块具有面板子模块，可监测并显示吸气氧浓度、潮气量以及气囊内部压力，并设有声光报警器；

所述压力控制阀连接至控制模块的信号输入端，并通过控制模块的信号输出端连接至阀门；

所述控制模块设有一输出信号通道连接至压力控制阀，与潮气量传感器反馈控制气囊潮气量的增减，调节压力控制阀的开启压力增大，则潮气量大，开启压力减小则潮气量小。

2.根据权利要求1所述的一种自动呼吸器，所述可扩张气囊与气泵之间的阀门为第一流量控制阀，控制可扩张气囊与气泵之间的气流从零到既定流量的调节。

3.根据权利要求2所述的一种自动呼吸器，所述可扩张气囊与面罩之间还设有第二流量控制阀，所述第二流量控制阀连接至控制模块输出端，用于控制吸气时长，第一流量控制阀和第二流量控制阀一同控制吸气和呼气的频率。

4.根据权利要求1所述的一种自动呼吸器，所述可扩张气囊还设有减压阀。

5.根据权利要求1所述的一种自动呼吸器，所述气泵的氧气源进气口设有转接头，所述转接头上设有内螺纹和外螺纹，所述外螺纹用于螺接氧气袋接口，所述内螺纹用于螺接氧气输气管。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种自动呼吸器，所述气泵和可扩张气囊固定封装于机体内，所述机体上设有与呼吸管连接的卡扣接头；

所述卡扣接头包括具有弧形外表面的钩爪和具有弧形内表面的卡槽，所述钩爪和卡槽分别设置在对接的管道两端，所述钩爪通过弹性的弧形表面挤压嵌装于卡槽内，通过按压钩爪，可将卡槽退出。

7.根据权利要求6所述的一种自动呼吸器，所述气泵与氧气源之间和气泵与空气源之间分别设有氧气流量控制阀和空气流量控制阀，所述氧气流量控制阀和空气流量控制阀分别与控制模块的信号输出端连接，与氧浓度传感器反馈控制氧浓度变化。

8.根据权利要求7所述的一种自动呼吸器，所述控制模块采用单片机或PLC。