CN1066398A - 负压脉动式清肺仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种负压脉动式清肺仪，包括负压泵 (13)、气柜(12)、气液分离器(11)、电磁阀(10)、控制 电路(20)，由控制电路(20)输出脉冲信号使电梯阀动 作，启闭气路产生一负压脉动气流通入鼻腔，以增强 人的排残气、排痰的功能，达到通气、清肺、排痰的效 果。本发明对急慢性支气管炎、支气管扩张、慢性阻 塞性肺部疾病、肺气肿、肺心病、鼻炎、鼻窦炎等多种 疾病具有疗效，并有助于恢复和增强自身机体的生理 机能和抗病能力，起到治疗和保健作用。

Description

本发明涉及一种负压脉动式清肺仪，属于一种利用物理方法影响病人呼吸系统的器械，可用于治疗急、慢性支气管炎、支气管哮喘、支气管扩张、阻塞性肺气肿、肺原性心脏病、鼻炎、鼻窦炎等呼吸系统疾病。

根据人体解剖学原理可知，正常人体气管及支气管壁表面生长有一层柱状纤毛，这些纤毛以1200～1500次/分钟的频率蠕动，使呼吸道内的异物或痰液能够从喉部排出。而病变可使气管及支气管壁粘膜肿胀，分泌物增多，造成大量痰液附着在管壁的纤毛上，使纤毛无法蠕动，分泌物越积越多，导致支气管更加狭窄，甚至堵塞，患者会感到胸闷气短，痰不易咳出，会并发肺气肿及肺原性心脏病。

目前医学界对于呼吸系统疾病一般采用对症治疗的方法。但由于许多呼吸系统疾病的病因复杂，病灶不易根除，按目前的治疗方法不能取得明显疗效，从而使病人长期处于呼吸极度困难的状态中，甚至常需依赖正压给氧来增加氧浓度，但经常吸氧易造成呼吸麻痹，还会使人体电解质呈碱性，造成氧中毒，而且吸氧只能暂时满足人体的生理需要，不能从根本上使疾病得到治疗。

本发明的目的在于提供一种负压脉动式清肺仪，通过对人的呼吸道提供一定频率的负压脉动气流，增强气管、支气管壁纤毛的蠕动排痰能力和排出肺泡残气吸入新鲜空气的能力，采用物理方法帮助人体恢复和增强自身的生理功能而达到通气、清肺、排痰的治疗、保健效果。

本发明的目的是以如下方式达到的：

一种负压脉动式清肺仪，包括电源、负压泵、气柜、气液分离器、外壳，其特征在于：它还包括电磁阀、控制电路，所述的负压泵通过气柜连通电磁阀的出气管，由所述的控制电路输出周期性驱动脉冲信号至电磁阀，开启或关闭电磁阀的出气管，产生一负压脉动气流，通过电磁阀的进气管和气液分离器与患者鼻腔连通。

本发明的目的还可以如下方式达到：

所述的电磁阀包括壳体、电磁线圈、衔铁，在壳体中设有一封闭气室，该气室设有出气管和进气管，所述的衔铁设在该气室内并在断电时将出气管封住，在衔铁与电磁线圈之间设有弹性元件。

所述的电磁阀的封闭气室可由一上盖和一下盖套合构成，所述的出气管和进气管设在上盖上，在该上盖上方又设一压盖，该压盖与壳体螺接组成一个整体。

所述的控制电路可包括键盘电路、带有程序模块的中央处理单元、功率驱动器、电磁阀控制电路、液晶显示器，所述的中央处理单元在获得键盘电路的指令后，自动转入预先设定的子程序，按设定的输出波形和频率输出相应的脉冲信号，经过所述功率驱动器和电磁阀控制电路驱动电磁阀启闭气路。

所述的中央处理单元可包括单片机、地址译码器、地址锁存器、只读存储器，在只读存储器中预先存录了主程序和波形设定子程序、频率设定子程序、时间设定子程序。

在功率驱动器和电磁阀控制电路之间可设一光电耦合器，以抑制电磁线圈对单片机的共模干扰。

临床试验表明，当所述的由电磁阀动作而产生的负压脉动气流的波形为1/2正弦波、锯齿波、方波中的任何一种波形，其流量为450至1400ml/min，压力为（-600）至（-3600）Pa（相对大气压）时，疗效较好。

所述的中央处理单元设定的输出脉冲的频率为10～100赫兹时较为适宜。在所述的电磁阀控制电路中，可设一二极管与电磁线圈并联，以吸收电磁线圈产生的反电势。

在所述的气液分离器中还可设有液面报警器，它包括设在气液分离器中高低不同的3个触点，分别连接发光管、蜂鸣器、继电器线圈，并且该继电器的常闭触点串联在所述的控制电路的电源线路中。

在所述的外壳内壁上可设有一层吸音衬里，以降低噪音。

在医院中多个患者可共用一个负压源，此时，共用的负压泵和气柜可设在外壳之外。

附图的图面说明如下：

图1是本发明的一种较佳实施例的构成方框图。

图2是上述实施例的电磁阀的结构示意图。

图3是上述实施例中控制电路部分的电路图。

图4是上述实施例中的主程序流程图。

图5是上述实施例中频率设定子程序的流程图。

图6是上述实施例中波形设定子程序的流程图。

图7是上述实施例中时间设定子程序流程图。

图8是上述实施例中设定单片机输出的3种驱动脉冲信号波形图。

图9是上述实施例中电磁阀相应输出的3种负压脉动气流波形图。

图10是上述实施例中的气液分离器液面报警器的电路图。

图11是本发明的另一种实施例的构成方框图。

本发明将结合附图作进一步描述如下：

参照图1，一种负压脉动式清肺仪，包括电源14、负压泵13、气柜12、控制电路20、电磁阀10、气液分离器11、外壳16、吸音衬里15，负压泵13通过气柜12连通电磁阀10的出气管8，（结合参照图2）电磁阀10的进气管9通过气液分离器11与患者鼻腔连通。电磁阀10的结构如图2所示，包括设在壳体7内的电磁线圈6，在电磁线圈6上方设有由上盖2和下盖5形成的封闭气室，该气室设有一出气管8和一进气管9，衔铁3设在所述气室内，在衔铁3和电磁线圈6之间设有弹性元件4，在上盖2的上方又设一环形压盖1，环形压盖1与壳体7螺接。当电磁线圈6通电时，吸引衔铁3，开启出气管8，使气路导通，电磁线圈6断电时，衔铁3受弹性元件4的作用力复位，将出气管8封闭，气路阻断。

参照图3，所述的控制电路包括键盘电路21、单片机22、地址译码器23、地址锁存器24、只读存储器25、驱动器27、光电耦合器28、液晶显示器26、电磁阀控制电路30，在只读存储器25中预先存录了主程序和波形设定子程序、频率设定子程序、时间设定子程序，程序流程图可由图4～图7来说明。

键盘电路21包括键盘SW1～SW5，并设SW1为时间设定键，SW2为频率设定键，SW3为波形设定键，SW1与SW2同时按下为确认键，SW1与SW3同时按下为启动控制电路键。SW4为增1键，SW5为减1键（在调频率时，设定为增加或减少10赫兹，在调时间时，为增减1个单位。）单片机22根据键盘电路21输出的时间、频率、波形指令输出具有设定的宽度、间隔、频率的驱动脉冲信号，经过驱动器27放大后通过光电耦合器28输入电磁阀控制电路30，驱动电磁阀10动作，启闭气路，产生一具有设定频率、波形的负压脉动气流。光电耦合器28可有效地抑制电磁阀10对单片机22的共模干扰，在电磁阀控制电路30中，与电磁阀10的电磁线圈6并联二极管29，可吸收电磁线圈6产生的反电势。本发明中由单片机22输出的脉冲信号频率设定在10～100赫兹之间，即可以取得较好的疗效。

参照图4，主程序起始后，单片机随时查询与键盘电路连接的输入口，根据键盘指令转入相应设定的子程序。

参照图5，若启动频率设定子程序，将在液晶显示器26上显示输出脉动气流的频率值，并根据增1键SW4或减1键SW5的信号执行相应的指令，同时显示当前的频率值，在频率值确定后，存入单片机22内存，返回主程序。

参照图6，若启动波形设定子程序，单片机22的指针根据波形设定键SW3的指令指向设定的地址，即可输出设定波形的脉冲信号。图8显示了本实施例中设定的由单片机输出的3种驱动脉冲波形31、32、33，图9则是由单片机输出的脉冲信号经驱动器27放大后控制电磁阀10启闭气路所输出的相应的负压脉动气流的波形34、35、36，其中波形34是1/2正弦波，波形35是锯齿波，波形36为方波。

参照图7，若启动时间设定子程序，在液晶显示器26上将首先显示小时值，增1键SW4或减1键SW5即可增减设定的时间，小时确认后，液晶显示器26显示分钟值，按同样方法设定分钟值后，即返回主程序。

图10是气液分离器11的液面报警器的电路原理图。在气液分离器11中分别设置高低不同的3个触点37、38、39并联在电路中，当液面达到较低的触点37时，该支路导通，发光管40闪亮，当液面达到中间的触点38时，该支路导通，蜂鸣器41产生蜂鸣，当液面达到较高的触点39时，该支路导通，该支路中串联的继电器线圈J通电，使该继电器的常闭触点JK断开，从而使控制电路20自动断电并关闭气路。

参照图11，是本发明的另一种实施例，它适用于在医院中多个患者共用一个负压源的情况，这种负压脉动式清肺仪包括外壳16、控制电路20、电磁阀10、气液分离器11，负压泵和气柜设在外壳16之外，其工作原理和前述第一种实施例完全相同，只是因共用负压源而不必在本发明的负脉动式清肺仪内设置负压泵和气柜。

临床试验表明，本发明的负压脉动式清肺仪对于治疗慢性支气管炎、慢性阻塞性肺疾病、喘息性支气管炎、支气管扩张、慢性咳嗽、慢性鼻窦炎等疾病都具有明显疗效，例如，在解放军304医院，对31例慢性阻塞性肺疾病的患者进行试验，有效率占87%，其中使用本发明1～2小时后痰易咳出者27例，胸闷减轻者24例，典型病例如下：例1，男，54岁，诊断患绿脓杆菌肺炎、慢性阻塞性肺疾病、肺心病，入院时胸闷气短，痰不易咳出，使用本发明约2小时后，咳出黄脓痰50ml，胸闷明显减轻，之后每日使用本发明装置2小时，痰量60～80ml/日，10天后痰量减少至20ml/日，症状明显缓解出院。例2，男，65岁，诊断为慢性喘息性支气管炎急性期，阻塞性肺气肿，入院时痰量30～40ml/日，脓痰不易咳出，使用本发明装置1小时后痰易咳出，以后每天使用1小时，配合抗菌类药物治疗，2周后痊愈出院。在北京协和医院对42例患者作了使用本发明装置的临床试验，其中慢性支气管炎并肺气肿19例，慢性支气管炎并肺心病4例，慢性支气管炎并鼻窦炎2例，慢性支气管炎7例，支气管扩张并肺心病1例，支气管扩张并肺气肿2例，支气管扩张6例，肺纤维化1例，使用本发明装置临床试验结果，对咳痰治疗有效率为89.7%，对喘治疗有效率为75%，对气短治疗有效率为68%，对咳嗽治疗有效率为57.7%，其中使患者心率减慢者9例，睡眠质量改善者5例，食欲增加者4例，停氧或减少用氧量者6例，停用抗菌素者5例，鼻窦炎好转者13例，肺通气功能改善者2例，低氧血症状改善者7例，二氧化碳贮留改善者5例。

综上所述，本发明比较现有技术具有如下优点：

1、将负压脉动气流波引入呼吸道，伴随着人体自主呼吸，可把肺深部的残气引导出来，将肺泡中残气形成的湍流变为层流，降低肺内部的压力和气体阻力，有助于氧气的弥散和交换，并引起气管、支气管壁的振动并增强气管、支气管壁纤毛的蠕动，使患者易于排出痰液，而呼吸顺畅。

2、本发明产生的负压脉动气流直接使用在呼吸道中，并可波及肺深部，能量集中，效率高、效果好。

3、通过物理方法改善和逐步恢复呼吸系统因病变减弱或失去的生理功能，既治标又治本，从而从根本上达到治疗多种呼吸系统疾病的目的，起到依靠药物无法起到的作用。

4、对于高粉尘、浓烟尘环境中的工作人员，高原、高空、海底等缺氧环境下工作的人员，本发明可增强其呼吸系统功能，通过排痰帮助其排出吸入的粉尘杂质，具有保健作用。

5、本发明可以在人处于睡眠状态下时长时间连续使用，人在睡眠时由于体位改变而造成呼吸不足，使用本发明装置可帮助人提高呼吸能力，改善血液中的缺氧状态，并可预防并避免因夜间呼吸突然暂停而猝死的情况发生。

6、本发明体积小，操作简单、方便，制造成本低，特别适合于个人、家庭作治疗、保健用。

Claims (12)

1、一种负压脉动式清肺仪，包括电源(14)、负压泵(13)、气柜(12)、气液分离器(11)、外壳(16)，其特征在于：它带包括电磁阀(10)、控制电路(20)，负压泵(13)通过气柜(12)连通电磁阀(10)的出气管(8)，由控制电路(20)输出周期性驱动脉冲信号至电磁阀(10)，开启或关闭电磁阀(10)的出气管(8)，产生一负压脉动气流，通过电磁阀(10)的进气管(9)和气液分离器(11)与患者鼻腔连通。

2、按权利要求1所述的负压脉动式清肺仪，其特征在于：电磁阀（10）包括壳体（7）、电磁线圈（6）、衔铁（3），在壳体（7）中设有一封闭气室，该气室设有出气管（8）和进气管（9），衔铁（3）设在该气室内并在断电时将出气管（8）封住，在衔铁（3）与电磁线圈（6）之间设有弹性元件（4）。

3、按权利要求2所述的负压脉动式清肺仪，其特征在于：所述的电磁阀（10）的封闭气室由一上盖（2）和一下盖（5）套合构成，出气管（8）和进气管（9）设在上盖（2）上，在上盖（2）上方又设一压盖（1），压盖（1）与壳体（7）螺接组成一个整体。

4、按权利要求1所述的负压脉动式清肺仪，其特征在于：所述的控制电路（20）包括键盘电路（21）、带有程序模块的中央处理单元、功率驱动器（27）、电磁阀控制电路（30）、液晶显示器（26），所述的中央处理单元在获得键盘电路（2）的指令后，自动转入预先设定的子程序，按设定的输出波形和频率输出相应的脉冲信号，经过功率驱动器（27）和电磁阀控制电路（30）驱动电磁阀（10）启闭气路。

5、按权利要求4所述的负压脉动式清肺仪，其特征在于：所述的中央处理单元包括单片机（22）、地址译码器（23）、地址锁存器（24）、只读存储器（25），在只读存储器（25）中预先存录了主程序和波形设定子程序、频率设定子程序、时间设定子程序。

6、按权利要求5所述的负压脉动式清肺仪，其特征在于：在功率驱动器（27）和电磁阀控制电路（30）之间设有可抑制电磁线圈（6）对单片机（22）的共模干扰的光电耦合器（28）。

7、按权利要求1所述的负压脉动式清肺仪，其特征在于：所述的由电磁阀（10）动作而产生的负压脉动气流的波形为1/2正弦波、锯齿波、方波中的任何一种波形，其流量为450至1400ml/min，压力为（-600）至（-3600）Pa（相对大气压）。

8、按权利要求4所述的负压脉动式清肺仪，其特征在于：所述的中央处理单元设定的输出脉冲的频率为10～100赫兹。

9、按权利要求4所述的负压脉动式清肺仪，其特征在于：在电磁阀控制电路（30）中，设有可吸收电磁线圈（6）产生的反电势的二极管（29）与电磁线圈（6）并联。

10、按权利要求9所述的负压脉动式清肺仪，其特征在于：在气液分离器（11）中设有液面报警器，它包括设在气液分离器中高低不同的3个触点（37）、（38）、（39），分别连接发光管（40）、蜂鸣器（41）、继电器线圈J，并且该继电器的常闭触点JK串联在控制电路（20）的电源线路中。

11、按权利要求10所述的负压脉动式清肺仪，其特征在于：在外壳（16）内壁上设有一层吸音衬里（15）。

12、按权利要求1所述的负脉动式清肺仪，其特征在于：负压泵（13）和气柜（12）设在外壳（16）之外。

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