CN105944201B - 一种医用智能呼吸机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种医用智能呼吸机，包括：呼气回路及吸气回路，呼气回路及吸气回路与呼吸面罩连接，吸气回路包括依次相连的智能空氧混合器、细菌过滤器、吸气阀、吸气流量计、压力传感器A、湿化器及加热器，压力传感器A安装在吸气回路的末端；呼气回路包括依次连接的止回阀、呼气流量计、新型呼气阀及除水瓶，呼吸面罩内设有二氧化碳浓度传感器，二氧化碳浓度传感器、压力传感器A、智能空氧混合器、吸气流量计及呼气流量计分别与ARM处理器连接，ARM处理器还连有LED触摸屏及报警器。本发明的技术目的之一提供一种能够根据病人自主呼吸而工作、能够使得病人呼气末正压、能够快速将病人呼出气体排出、更加安全及能够自动发出警报的医用智能呼吸机。

Description

一种医用智能呼吸机

技术领域

本发明涉及医疗设备领域，特别是一种医用智能呼吸机。

背景技术

在现代临床医学中，呼吸机作为一项能人工替代自主通气功能的有效手段，已普遍用于各种原因所致的呼吸衰竭、大手术期间的麻醉呼吸管理、呼吸支持治疗和急救复苏中，在现代医学领域内占有十分重要的位置。呼吸机是一种能够起到预防和治疗呼吸衰竭，减少并发症，挽救及延长病人生命的至关重要的医疗设备。

而有效对利用呼吸机对病人进行有效监控与呼吸机故障的自动报警，能够使得呼吸机在发生故障时，避免病人窒息，而智能的呼吸机能够提供病人自主的呼吸方式，而不是固定的呼吸频率。现有的呼吸机不能够在保持呼气末正压，及时将病人呼出的气体排出，容易造成病人在吸气的同时将呼出的气体再次吸入。

发明内容

针对上述呼吸机存在的不足，本发明的技术目的之一提供一种能够根据病人自主呼吸而工作、能够使得病人呼气末正压、能够快速将病人呼出气体排出、更加安全及能够自动发出警报的医用智能呼吸机。

本发明通过以下技术方案实现：

一种医用智能呼吸机，包括：呼气回路及吸气回路，呼气回路及吸气回路与呼吸面罩连接，吸气回路包括依次相连的智能空氧混合器、细菌过滤器、吸气阀、吸气流量计、压力传感器A、湿化器及加热器，压力传感器A安装在吸气回路的末端，加热器与呼吸面罩之间的连接管设有一供氧支路、气体流向传感器；呼气回路包括依次连接的止回阀、呼气流量计、新型呼气阀及除水瓶，呼吸面罩内设有二氧化碳浓度传感器，二氧化碳浓度传感器、压力传感器A、智能空氧混合器、吸气流量计及呼气流量计分别与ARM处理器连接，ARM处理器还连有LED触摸屏及报警器。

上述技术方案中，ARM处理器能够控制智能空氧混合器，通过LED触摸屏来控制呼吸机，使得呼吸机的控制更加快速、直观，并且LED触摸屏能够显示传感器测得的实时信息，吸气流量计与呼气流量计测得的数据能够实时显示在LED触摸屏上，不用去读仪表，能够快速了解病人的呼吸状况，在病人发生危险时还能够报警，设有的加热器能够使得病人在治疗时更加舒适；新型呼气阀能够确保呼出气体能够快速排出，并且能够保持呼气末正压，防止和逆转小气道闭合和肺萎陷，对NRDS、早产儿呼吸暂停、肺水肿等疾病起到非常好的作用。

进一步地，新型呼气阀包括筒形的阀体、气阻及阀瓣，阀体的进气口端安装有气阻，气阻的下游端安装有阀瓣，阀体的内壁安装有与阀瓣配合的密封环，密封环与阀瓣形成密封面。

上述技术方案中，通过在新型呼气阀内设有气阻，气阻能够避免呼出的气体快速排出，从而保持病人呼气末正压，阀瓣的开闭，使得呼出的气体排出。

进一步地，所述阀瓣包括阀瓣A与阀瓣B，阀瓣A与阀瓣B通过固定柱连接，阀瓣A与阀瓣B的边缘处安装有永磁磁铁，密封环内设有电磁线圈，电磁线圈连有阀控制器，阀控制器与ARM处理器连接；阀瓣与气阻之间设有与ARM处理器连接的压力传感器C，气阻与呼吸罩之间设有与ARM处理器连接的压力传感器B。

上述技术方案中，通过在阀瓣A与阀瓣B的边缘处安装有永磁磁铁，密封环内设有电磁线圈，通过设有的压力传感器B测得的气压变化，通过控制电磁线圈的电流，从而控制阀瓣A与阀瓣B与密封环的开/闭，从而控制呼出气体的排出，这种控制呼出气体更加精确，更加快速，避免传统呼气阀长时间使用而磨损后带来的关闭、打开阻力变化的问题，并且调整呼气末气压精确、快速，设有的压力传感器C当阀瓣与气阻之间过低或过高时，压力传感器C能够控制阀瓣的开闭，实现双重控制，更加安全。

进一步地，所述阀体的出气口设有缩小的变径管，变径管的出口位置设有一涡轮，所述涡轮通过涡轮控制器与ARM处理器连接。

上述技术方案中，通过在阀体的出气口设有涡轮，通过涡轮对呼出气体排出，使得排出气体更加快速，避免呼出的气体二次吸入。

进一步地，所述供氧支路上设有电动控制阀，供氧支路的末端连有供氧装置。

上述技术方案中，通过在供氧支路上设有的电动控制阀，能够在紧急情况下，将供氧支路中供氧装置中的氧气为病人供氧，增加呼吸机的安全性。

进一步地，ARM处理器通过连有的信号发射装置将医疗数据信号实时发送给医院的WiFi网域，WiFi网域向监控终端传送医疗数据信号，监控终端包括手机、电脑。

上述技术方案中，通过将各传感器及仪器测得的数据通过医院现有的WiFi网域实时发送给医院看护人员，并且可以直接通过手机、电脑对病人进行监管，避免来回走动所浪费的时间，特别是护士需要照看很多的病人，有些病人可以直接通过远端进行看护即可，大大降低了医护人员的工作量，并且更进一步利用了医院已有的资源。

进一步地，医用智能呼吸机安装好后，病人呼吸产生负压导致气体流动，气体流向传感器检测到病人吸气，气体流向传感器向ARM处理器发送吸气信号，ARM处理器向吸气阀发送打开的信号命令，吸气阀接收到打开的信号命令后打开，按照预定比例混合的空氧混合气体进入到病人体内，压力传感器A测得的气压数据信号实时传给ARM处理器，压力传感器A测得气压P1，若P1≥P_A，P_A为病人吸气末预设压力值，则ARM处理器向吸气阀发送关闭的信号命令，吸气阀接收到关闭的信号命令后关闭；

当压力传感器A测得气压P1连续t时间段内小于P_A，ARM处理器向报警器发出报警信号，报警器发出报警，并在LED触摸屏上发出警报信息。

当压力传感器B测得的气压P2≥P_B时，P_B为预设的呼气气压且P_B大于大气压，压力传感器B实时向ARM处理器发送测得的数据信号，ARM处理器接收到压力传感器B的数据信号后，ARM处理器分别向阀控制器及涡轮控制器发送打开的信号命令，阀控制器及涡轮控制器接收到打开的信号命令后，阀控制器控制密封环内的电磁线圈通电，使得密封环与阀瓣排斥而使得阀瓣打开，涡轮控制器控制涡轮打开，使得涡轮转动将病人呼出的浑浊气体排出，当压力传感器B测得的气压P2≤P_C时，P_C为设定呼气末气压，ARM处理器接收到压力传感器B的信号命令后分别向阀控制器及涡轮控制器发出关闭的信号命令，阀控制器及涡轮控制器分别接收到关闭的信号命令后分别将阀瓣、涡轮关闭，完成呼气的过程；

二氧化碳浓度传感器将测得的二氧化碳浓度数据信号实时传给ARM处理器，ARM处理器接收到二氧化碳浓度数据信号后，当设于呼吸面罩内的二氧化碳浓度传感器测得二氧化碳浓度ρ1＞ρ时，ρ为异常二氧化碳浓度值，ARM处理器向报警器发出警报信号，报警器接收到警报信号后发出报警，并在LED触摸屏上发出警报信息，ARM处理器同时向供氧支路上的电动控制阀发出打开的信号命令，电动控制阀接收到打开的信号命令后打开，供氧支路中的供氧装置对病人供氧。

上述技术方案中，通过传感器测得的数据与对ARM预设的数据对病人及医用智能呼吸机进行控制与监控，使得呼吸机更加智能，并且便于了解呼吸机的工作状态，便于对呼吸机的参数进行更改。

本发明的有益效果是:

1、ARM处理器能够控制智能空氧混合器，通过LED触摸屏来控制呼吸机，使得呼吸机的控制更加快速、直观，并且LED触摸屏能够显示传感器测得的实时信息，吸气流量计与呼气流量计测得的数据能够实时显示在LED触摸屏上，不用去读仪表，能够快速了解病人的呼吸状况，在病人发生危险时还能够报警，设有的加热器能够使得病人在治疗时更加舒适；新型呼气阀能够确保呼出气体能够快速排出，并且能够保持呼气末正压，防止和逆转小气道闭合和肺萎陷，对NRDS、早产儿呼吸暂停、肺水肿等疾病起到非常好的作用；并且能够根据不同情况进行警报，实现对病人的智能监管。

2、所述阀瓣包括阀瓣A与阀瓣B，阀瓣A与阀瓣B的边缘处安装有永磁磁铁，密封环内设有电磁线圈，电磁线圈连有阀控制器，阀控制器与ARM处理器连接；阀瓣与气阻之间设有与ARM处理器连接的压力传感器C，气阻与呼吸罩之间设有与ARM处理器连接的压力传感器B，阀体的出气口设有的涡轮，通过涡轮对呼出气体排出，使得排出气体更加快速，避免呼出的气体二次吸入。

3、通过将各传感器及仪器测得的数据通过医院现有的WiFi网域实时发送给医院看护人员，并且可以直接通过手机、电脑对病人进行监管，避免来回走动所浪费的时间，特别是护士需要照看很多的病人，有些病人可以直接通过远端进行看护即可，大大降低了医护人员的工作量。

附图说明

图1是本发明的呼气阀的结构示意图。

图中标记：11为阀体、12为气阻、13为阀瓣、14为密封环、15为涡轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细描述。

如图1所示的医用智能呼吸机，包括：呼气回路及吸气回路，呼气回路及吸气回路与呼吸面罩连接，吸气回路包括依次相连的智能空氧混合器、细菌过滤器、吸气阀、吸气流量计、压力传感器A、湿化器及加热器，吸气阀包括：阀体11、气阻12、阀瓣13、密封环14及涡轮15，压力传感器A安装在吸气回路的末端，加热器与呼吸面罩之间的连接管设有一供氧支路、气体流向传感器；呼气回路包括依次连接的止回阀、呼气流量计、新型呼气阀及除水瓶，呼吸面罩内设有二氧化碳浓度传感器，二氧化碳浓度传感器、压力传感器A、智能空氧混合器、吸气流量计及呼气流量计分别与ARM处理器连接，ARM处理器还连有LED触摸屏及报警器，。

所述新型呼气阀包括筒形的阀体11、气阻12及阀瓣13，阀体11的进气口端安装有气阻12，气阻12的下游端安装有阀瓣13，阀体11的内壁安装有与阀瓣13配合的密封环14，密封环14与阀瓣13形成密封面，下游是按照气体流动的上游、下游而定的，在前的为上游，在后的为下游。

所述阀瓣13包括阀瓣A与阀瓣B，阀瓣A与阀瓣B的边缘处安装有永磁磁铁，密封环14内设有电磁线圈，电磁线圈连有阀控制器，阀控制器与ARM处理器连接；阀瓣13与气阻12之间设有与ARM处理器连接的压力传感器C，气阻12与呼吸罩之间设有与ARM处理器连接的压力传感器B，在阀瓣A与阀瓣B的边缘处安装有永磁磁铁，密封环内设有电磁线圈，通过设有的压力传感器B测得的气压变化，通过控制电磁线圈的电流，从而控制阀瓣A与阀瓣B与密封环的开/闭，从而控制呼出气体的排出，这种控制呼出气体更加精确，更加快速，避免传统呼气阀长时间使用而磨损后带来的关闭、打开阻力变化的问题，并且调整呼气末气压精确、快速，设有的压力传感器C当阀瓣与气阻之间过低或过高时，压力传感器C能够控制阀瓣的开闭，实现双重控制，更加安全。

阀体11的出气口设有缩小的变径管，变径管的出口位置设有一涡轮15，所述涡轮15通过涡轮控制器与ARM处理器连接，从而使得ARM处理器能够实时对涡轮15进行控制。

供氧支路上设有电动控制阀，供氧支路的末端连有供氧装置，供氧装置可为按照所需的空氧配比好之后的气体。

ARM处理器通过连有的信号发射装置将医疗数据信号实时发送给医院的WiFi网域，WiFi网域向监控终端传送医疗数据信号，监控终端包括手机、电脑，ARM处理器向WiFi网域发送数据频率至少为每秒钟两次。

医用智能呼吸机安装好后，病人呼吸产生负压导致气体流动，气体流向传感器检测到病人吸气，气体流向传感器向ARM处理器发送吸气信号，ARM处理器向吸气阀发送打开的信号命令，吸气阀接收到打开的信号命令后打开，按照预定比例混合的空氧混合气体进入到病人体内，压力传感器A测得的气压数据信号实时传给ARM处理器，压力传感器A测得气压P1，若P1≥P_A，P_A为病人吸气末预设压力值，P_A的预设气压值根据每个病人的不同情况而设定，则ARM处理器向吸气阀发送关闭的信号命令，吸气阀接收到关闭的信号命令后关闭；

当压力传感器A测得气压P1连续t时间段内小于P_A，t可为15～30s，通常t为20s，ARM处理器向报警器发出报警信号，报警器发出报警，并在LED触摸屏上发出警报信息。

当压力传感器B测得的气压P2≥P_B时，P_B为预设的呼气气压且P_B大于大气压，压力传感器B实时向ARM处理器发送测得的数据信号，ARM处理器接收到压力传感器B的数据信号后，ARM处理器分别向阀控制器及涡轮控制器发送打开的信号命令，阀控制器及涡轮控制器接收到打开的信号命令后，阀控制器控制密封环14内的电磁线圈通电，使得密封环14与阀瓣13排斥而使得阀瓣13打开，涡轮控制器控制涡轮打开，使得涡轮转动将病人呼出的浑浊气体排出，当压力传感器B测得的气压P2≤P_C时，P_C为设定呼气末气压，ARM处理器接收到压力传感器B的信号命令后分别向阀控制器及涡轮控制器发出关闭的信号命令，阀控制器及涡轮控制器分别接收到关闭的信号命令后分别将阀瓣13、涡轮关闭，完成呼气的过程；

二氧化碳浓度传感器将测得的二氧化碳浓度数据信号实时传给ARM处理器，ARM处理器接收到二氧化碳浓度数据信号后，当设于呼吸面罩内的二氧化碳浓度传感器测得二氧化碳浓度ρ1＞ρ时，ρ为异常二氧化碳浓度值，ARM处理器向报警器发出警报信号，报警器接收到警报信号后发出报警，并在LED触摸屏上发出警报信息，ARM处理器同时向供氧支路上的电动控制阀发出打开的信号命令，电动控制阀接收到打开的信号命令后打开，供氧支路中的供氧装置对病人供氧。

ARM处理器能够控制智能空氧混合器，通过LED触摸屏来控制呼吸机，使得呼吸机的控制更加快速、直观，并且LED触摸屏能够显示传感器测得的实时信息，吸气流量计与呼气流量计测得的数据能够实时显示在LED触摸屏上，不用去读仪表，能够快速了解病人的呼吸状况，在病人发生危险时还能够报警，设有的加热器能够使得病人在治疗时更加舒适；新型呼气阀能够确保呼出气体能够快速排出，并且能够保持呼气末正压，防止和逆转小气道闭合和肺萎陷，对NRDS、早产儿呼吸暂停、肺水肿等疾病起到非常好的作用；并且能够根据不同情况进行警报，实现对病人的智能监管，通过在新型呼气阀内设有气阻12，气阻12能够避免呼出的气体快速排出，从而保持病人呼气末正压，阀瓣13的开闭，使得呼出的气体排出；通过设有的监控系统，通过传感器测得的数据与对ARM预设的数据对病人及医用智能呼吸机进行控制与监控，使得呼吸机更加智能，并且便于了解呼吸机的工作状态，便于对呼吸机的参数进行更改。

Claims (4)

1.一种医用智能呼吸机，其特征在于，包括：呼气回路及吸气回路，呼气回路及吸气回路与呼吸面罩连接，吸气回路包括依次相连的智能空氧混合器、细菌过滤器、吸气阀、吸气流量计、压力传感器A、湿化器及加热器，压力传感器A安装在吸气回路的末端，加热器与呼吸面罩之间的连接管设有一供氧支路、气体流向传感器；呼气回路包括依次连接的止回阀、呼气流量计、新型呼气阀及除水瓶，呼吸面罩内设有二氧化碳浓度传感器，二氧化碳浓度传感器、压力传感器A、智能空氧混合器、吸气流量计及呼气流量计分别与ARM处理器连接，ARM处理器还连有LED触摸屏及报警器；所述新型呼气阀包括筒形的阀体（11）、气阻（12）及阀瓣（13），阀体（11）的进气口端安装有气阻（12），气阻（12）的下游端安装有阀瓣（13），阀体（11）的内壁安装有与阀瓣（13）配合的密封环（14），密封环（14）与阀瓣（13）形成密封面；所述阀瓣（13）包括阀瓣A与阀瓣B，阀瓣A与阀瓣B通过固定柱连接，阀瓣A与阀瓣B的边缘处安装有永磁磁铁，密封环（14）内设有电磁线圈，电磁线圈连有阀控制器，阀控制器与ARM处理器连接；阀瓣（13）与气阻（12）之间设有与ARM处理器连接的压力传感器C，气阻（12）与呼吸罩之间设有与ARM处理器连接的压力传感器B；所述阀体（11）的出气口设有缩小的变径管，变径管的出口位置设有一涡轮（15），所述涡轮（15）通过涡轮控制器与ARM处理器连接。

2.根据权利要求1所述的医用智能呼吸机，其特征在于，所述供氧支路上设有电动控制阀，供氧支路的末端连有供氧装置。

3.一种根据权利要求1至2之一所述的医用智能呼吸机的监控系统，其特征在于，ARM处理器通过连有的信号发射装置将医疗数据信号实时发送给医院的WiFi网域，WiFi网域向监控终端传送医疗数据信号，监控终端包括手机、电脑。

4.一种根据权利要求1至2之一所述的医用智能呼吸机的控制系统，其特征在于，医用智能呼吸机安装好后，病人呼吸产生负压导致气体流动，气体流向传感器检测到病人吸气，气体流向传感器向ARM处理器发送吸气信号，ARM处理器向吸气阀发送打开的信号命令，吸气阀接收到打开的信号命令后打开，按照预定比例混合的空氧混合气体进入到病人体内，压力传感器A测得的气压数据信号实时传给ARM处理器，压力传感器A测得气压P1，若P1≥P_A，P_A为病人吸气末预设压力值，则ARM处理器向吸气阀发送关闭的信号命令，吸气阀接收到关闭的信号命令后关闭；

当压力传感器A测得气压P1连续t时间段内小于P_A，ARM处理器向报警器发出报警信号，报警器发出报警，并在LED触摸屏上发出警报信息；

当压力传感器B测得的气压P2≥P_B时，P_B为预设的呼气气压且P_B大于大气压，压力传感器B实时向ARM处理器发送测得的数据信号，ARM处理器接收到压力传感器B的数据信号后，ARM处理器分别向阀控制器及涡轮控制器发送打开的信号命令，阀控制器及涡轮控制器接收到打开的信号命令后，阀控制器控制密封环（14）内的电磁线圈通电，使得密封环（14）与阀瓣（13）排斥而使得阀瓣（13）打开，涡轮控制器控制涡轮打开，使得涡轮转动将病人呼出的浑浊气体排出，当压力传感器B测得的气压P2≤P_C时，P_C为设定呼气末气压，ARM处理器接收到压力传感器B的信号命令后分别向阀控制器及涡轮控制器发出关闭的信号命令，阀控制器及涡轮控制器分别接收到关闭的信号命令后分别将阀瓣（13）、涡轮关闭，完成呼气的过程；

二氧化碳浓度传感器将测得的二氧化碳浓度数据信号实时传给ARM处理器，ARM处理器接收到二氧化碳浓度数据信号后，当设于呼吸面罩内的二氧化碳浓度传感器测得二氧化碳浓度ρ1＞ρ时，ρ为异常二氧化碳浓度值，ARM处理器向报警器发出警报信号，报警器接收到警报信号后发出报警，并在LED触摸屏上发出警报信息，ARM处理器同时向供氧支路上的电动控制阀发出打开的信号命令，电动控制阀接收到打开的信号命令后打开，供氧支路中的供氧装置对病人供氧。