CN106924849A

CN106924849A - 微型智能化便携呼吸机

Info

Publication number: CN106924849A
Application number: CN201710143607.9A
Authority: CN
Inventors: 王磊; 张大群
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-03-12
Filing date: 2017-03-12
Publication date: 2017-07-07

Abstract

本发明公开了一种微型智能化便携呼吸机，包括向外突出且被构造配置为符合人体嘴部生理学的鼻塞以及有机硅胶或软性塑胶二次注塑成型的主体，主体中间和两侧的进气口和出气口末端安装有电子微型空气增压器，电子微型空气增压器顶部正极和底部负极相互吸引，每秒数千次循环增压，增大吸呼气过程中的气压；控制板上安装有二氧化碳、气体压力、氧饱和度和声音传感器以及IC芯片，随时检测各项参数并自适应调节以符合使用者个体情况，并实时分析、监测、记录睡眠质量；锂离子充电电池，为其持续提供电力。该呼吸机具有体积小，佩戴舒适，便于携带，使用简单，无噪音，智能化程度高，无需维护，满足不同人群需求的特点。

Description

微型智能化便携呼吸机

技术领域

本发明涉及一种向鼻内提供增压气体的微型智能化便携呼吸机，特别涉及一种提供持续正压的微型智能化便携呼吸装置。

背景技术

阻塞性睡眠呼吸暂停，又称Obstructive Sleep Apena，英文缩写为OSA。其发病机理是当人在正常呼吸的时候，气体交换的关键部位是喉以上的上呼吸道，使气体畅通地流入气管支气管，但是由于某些原因这段气流受阻就会出现打鼾或阻塞性睡眠呼吸暂停，从解剖学的角度来看，是因为喉上方的鼻和鼻咽、口咽和软腭以及舌根部发生狭窄、阻塞。严重的OSA患者，可能每晚有200或更多次的呼吸暂停发作，伴有缺氧。呼吸阻断时间平均为25—30秒，有时可能超过1分钟。

OSA患者几乎都有高调鼾声，影响同室人休息，同时还会引发记忆力减退，注意力不能集中，躁动、多梦、遗尿、阳痿、晨起头痛等。儿童可能有智力降低，学习成绩下降，也可能出现梦游、梦魇等症状。严重持久的病人可并发高血压、心律失常、心肺功能衷竭等。

通过世界各国半个多世纪的临床实践证明，无创正压呼吸机，又称ContinuousPostive Airway Pressure(持续气道正压通气)，英文缩写为CPAP，可以很好的消除睡眠呼吸暂停，随着CPAP治疗技术的发展，相应的CPAP呼吸装置已从最早的大而笨重的复杂呼吸设备，改进发展成为精密小型的呼吸机。但是，目前采用的CPAP呼吸机仍是由主机和呼吸面罩组成，

使用者接口系统的零件包括一系列元件，如加湿器、抗细菌过滤器、空气输送管、面罩等，临床医师不得不进行校准，而制造商不得不为患者的治疗装置配置用于校准的传感器和其他回路，因此对于临床医师、使用者及生产都是麻烦且繁琐的，具体而言主要存在以下缺点：

1、舒适程度低，使用不舒服;

2、体积大，随身携带不方便;

3、功率大，运行噪音大;

4、结构复杂，操作繁琐;

5、价格昂贵，使部分患者望而却步;

6、智能化程度低。

发明内容

针对现有CPAP呼吸存在的问题，本发明旨在提供一种体积小，佩戴舒适，便于携带，使用简单，无噪音，智能化程度高，价格低廉，无需维护的微型智能化便携呼吸机。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:

一种微型智能化便携呼吸机，提供了一种向患有阻塞性睡眠呼吸暂停的使用者传输呼吸压力的装置，包括吸气回路、呼气回路和控制单元，其吸气回路以初始气道压力向使用者供应加压后的可呼吸气体，呼气回路排除废气，控制器随时检测各项参数指标并自适应进行调节，当符合使用者个体情况后，保持动态平衡。

作为本发明的优选方案，微型智能化便携呼吸机为用于给无意识、半昏迷的或睡着的患者提供呼吸道持续正压(CPAP)，为患者提供无创性的通气。

作为本发明的优选方案，微型智能化便携呼吸机的整体重量为20-40克。

作为本发明的优选方案，鼻塞为柔性且被构造配置为符合人体嘴部生理学，具备主动自适应不同大小的鼻孔结构，通过插入使用者鼻孔轻压鼻孔内壁形成预加载力，占据使用者鼻孔和微型智能化便携呼吸机之间的可能空间而形成鼻腔密封。

作为本发明的优选方案，根据统计数据分析，鼻塞尺寸按照S，M，L三种不同直径大小尺寸以适应儿童、女性和男性群体，初步使用时需使用者佩戴进行适应，鼻子略感膨胀为最佳，如不适应则选择不同尺寸。

作为本发明的优选方案，微型智能化便携呼吸机的鼻塞和整体形成的主体外壳采用有机硅胶或软性塑胶二次注塑成型。

主体前端外部中间设有进气口，两侧设有出气口，进气口和出气口均为网孔状。

进气口出气口末端安装有数百个电子微型空气增压器，电子微型空气增压器顶部正极和底部负极相互吸引，每秒数千次压缩空气，循环增压，增大吸气和呼气过程中的气压。

作为本发明的优选方案，循环增压被构造配置为以2-16cm H₂O的气道压力，以2cmH₂O的气道压力为初始值，每次上调1cm H2O，为使用者提供足够的空气，直到鼾声消失，鼾声消除后，维持既定状态气压，防止气负伤。

对应进气口电子微型空气增压器末端安装有吸气单向阀片，该单向阀片完全覆盖进气口电子微型空气增压器末端。对应出气口电子微型空气增压器末端安装有呼气单向阀片，该单向阀片完全覆盖出气口电子微型空气增压器末端。当吸气时,吸气单向阀片启动,呼气单向阀片关闭；当呼气时,呼气单向阀片启动，吸气启动单向阀片关闭。

顶部和两侧分别安装有控制板，该控制板上安装有气体压力传感器、氧饱和度传感器、二氧化碳传感器、声音传感器以及采集密闭舱体内气体压力、氧饱和度、二氧化碳浓度和声音数值的IC芯片，IC芯片所取气体压力、氧饱和度、二氧化碳浓度和声音数值为进气口和出气口气体压力传感器、氧饱和度传感器、二氧化碳传感器、声音传感器的平均值。

顶部控制板以声音分贝数值为关键指标，控制进气口电子微型空气增压器，增大吸气气压，疏通呼吸道与气管支气管之间的阻塞从而消除鼾声；左侧和右侧控制面板分别以气体压力、氧饱和度、二氧化碳浓度为关键指标,分别控制左侧和右侧出气口电子微型空气增压器，增大密闭舱体内的气体压力，保持密闭舱体气道压力、二氧化碳、氧气浓度在合理区间，防止气负伤。

所述控制板上安装有与IC芯片连接的蓝牙或WIFI模块，蓝牙或WIFI模块与移动终端相连接，用于实时分析、监测、记录睡眠质量。

作为本发明的优选方案，锂离子充电电池与控制板相连接并为其提供电源，维持控制板的运行，充满一次为控制板提供12小时以上电力。

作为本发明的优选方案，密闭舱体内的气体氧气饱和度比例的下限阀值为20.90%，二氧化碳浓度的上限阀值为0.04%，声音上限阀值为60分贝。

为满足不同使用者的需求，所述IC芯片对密闭舱体采集的气体压力、氧饱和度、二氧化碳浓度和声音数值进行分析，运行方式如下：

a、当声音上限值超过60分贝时，加大进气口电子微型空气增压器功率，增大吸气气压，消除鼾声；

b、当密闭舱体内气体氧气饱和度比例或二氧化碳浓度达到限值时，加大出气口电子微型空气增压器功率，增大呼气气压，使呼出废气及时排出，维持密闭舱体内气体成分比例，保证舒适度。

本发明的显著效果是：

1.呼吸机体积小，各零部件高度集成，结构简单，佩戴方便，可随身携带。

2.电子微型空气增压器通过正负极相互吸引增压空气，运行噪音为零。

3.智能化程度高且操作简单，可根据不同使用者进行自我调节。

4.制造成本低，价格低廉。

5.采用自然通气法，无需后续维护。

附图说明

图1为本发明实施方案的技术过程示例流程图

图2为微型智能化便携呼吸机结构示意图

图3为电子微型空气增压器结构示意图

图4为控制板正面示意图

图5为本发明微型智能化便携呼吸机佩戴后吸气状态示意图

图6为本发明微型智能化便携呼吸机佩戴后呼气状态示意图

图7为本发明微型智能化便携呼吸机控制系统框图

图中：1-鼻塞；2-主体；3-进气口；4-出气口；5-进气口电子微型空气增压器；51-顶部正极；52-底部负极；6-出气口电子微型空气增压器；7-吸气单向阀片；8-顶部控制板；81-二氧化碳传感器；82-气体压力传感器；83-氧饱和度传感器；84-声音传感器；85- WIFI模块；86-IC芯片；9-左侧控制板；10-右侧控制板；11-呼气单向阀片；12-可充电锂离子电池；12-1-充电口；13-密闭舱体。

具体实施方式

图1为使用微型智能化便携呼吸机治疗阻塞性睡眠呼吸暂停的患者的技术过程的示例性流程图。在步骤11，患者佩戴微型智能化便携呼吸机，在步骤12校准该装置以供使用者使用。在步骤13实施治疗，并在步骤14实时分析、监测、记录数据。实施过程为动态调节，随时根据步骤14记录的数据，在步骤13进一步实施治疗之前重新返回步骤12进行重新校准。

图2为本发明实施方案的结构示意图，外观主要包括塞入鼻孔的鼻塞1以及主体2和前端气口2和出气口3。鼻塞1向外突出且被构造配置为符合人体嘴部生理学，材质为柔性有机硅胶，具备主动自适应不同大小的鼻孔结构，通过插入使用者鼻孔轻压鼻孔内壁形成预加载力，占据使用者鼻孔和微型智能化便携呼吸机之间的可能空间而形成鼻腔密封。为适用儿童、女性和男性群体，鼻塞1可按照S，M，L三种不同直径大小设置:具体详见下表:

序号	鼻型型号	直径	正常范围	适用人群
					1	S	7mm	7mm-10mm	适合部分成人女性、小学初中阶段学生、及部分高中阶段青少年
2	M	12mm	11mm-14mm	适合部分成人男性、部分成人女性以及部分高中阶段青少年
					3	L	14mm	13mm-16mm	适合部分成人男性、部分成人女性

本发明实施方案的微型智能化便携呼吸机的整体重量为20-40克，主体2采用有机硅胶或软性塑胶二次注塑成型。

本发明实施方案的前端外部中间设有进气口3，两侧设有出气口4，进气口和出气口均为网孔状，用于气体交换。

前端进气口3末端安装有数百个电子微型空气增压器，气道压力以2cm H₂O为初始预设值，根据顶部控制板和左侧控制板以及右侧控制板上声音传感器采集的声音分贝数值的平均值，当采集的声音值超过上限阀值60分贝时，顶部控制板控制进气口微型增压器功率，每次上调1cm H2O，为使用者提供足够的空气，直到鼾声消失，鼾声消除后，维持既定状态气压，防止气负伤。

前端出气口4安装有数百个电子微型空气增压器，左侧控制板9和右侧控制板10分别控制两侧出气口的电子微型空气增压器，顶部控制板8、左侧控制板9和控制右侧板10分别采集密闭舱体13内的气道压力、二氧化碳、氧气浓度并取平均值，当其数值超过设定阀值时，左侧控制板9和右侧控制板10控制两侧出气口的电子微型空气增压器，以1cm H₂O为初始预设值，增大呼吸压力，保持密闭舱体13内二氧化碳、氧气浓度在合理区间。

进气口电子微型空气增压器5由顶部正极51和底部负极52相互吸引，每秒数千次压缩空气，循环增压，增大呼吸中的气压，疏通呼吸道与气管支气管之间的阻塞。

进气口电子微型空气增压器5同出气口电子微型空气增压器6结构相同；顶部控制板8同左侧控制板9和右侧控制板10配置相同。

顶部控制板8安装有二氧化碳传感器81、气体压力传感器82、氧饱和度传感器83、声音传感器84以及采集密闭舱体13内气体压力、氧饱和度、二氧化碳浓度和声音数值的IC芯片86，IC芯片86所取气体压力、氧饱和度、二氧化碳浓度和声音数值为顶部控制板8、左侧控制板9和右侧控制板10气体压力传感器、氧饱和度传感器、二氧化碳传感器、声音传感器的平均值。

顶部控制板8、左侧控制板9和右侧控制板10二氧化碳传感器81和氧饱和度传感器83分别采集密闭舱体13内的氧气和二氧化碳浓度比例，氧气下限阀值为20.90%，二氧化碳浓度的上限阀值为0.04%。

序号	项目	氮气比例	氧气比例	二氧化碳比例	其他气体比例
						1	吸气过程中气体成分比例	79.00%	20.90%	0.04%	0.06%
2	呼气过程中气体成分比例	79.00%	16.30%	4.50%	0.20%

顶部控制板8上的IC芯片86连接蓝牙或WIFI模块85，蓝牙或WIFI模块85与移动终端相连接，用于实时分析、监测、记录睡眠质量。

对应进气口电子微型空气增压器5末端安装有吸气单向阀片7，该单向阀片完全覆盖进气口电子微型空气增压器5末端。对应出气口电子微型空气增压器6末端安装有呼气单向阀片11，该单向阀片完全覆盖出气口电子微型空气增压器6末端。当吸气时,吸气单向阀片7启动,呼气单向阀片11关闭;当呼气时,呼气单向阀片11启动，吸气单向阀片7关闭。

锂离子充电电池12与顶部控制板8、左侧控制板9和右侧控制板10相连接并为其提供电源，维持控制板的运行，充满一次为控制板提供12小时以上电力。

最后说明的是，本发明不限于其对于在此包含的描述中阐述的或附图中阐示的细节的应用，尽管通过参照本发明的优选方案已进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出相应的改变，能以多种方式被实践和执行，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和界定的范围。

Claims

1.一种微型智能化便携呼吸机，包括向外突出且被构造配置为符合人体嘴部生理学鼻塞（1），以及采用有机硅胶或软性塑胶二次注塑成型主体（2），其特征在于：主体（2）外部设有前端进气口（3），两侧设有出气口（4），进气口（3）和出气口（4）均为网孔状，在主体（2）内部设有控制器，且在进气口（3）的末端安装有数百个进气口电子微型空气增压器（5），在出气口（4）的末端安装有数百个出气口电子微型空气增压器（6），进气口电子微型空气增压器（5）和出气口电子微型空气增压器（6）结构相同且顶部均设置有正极（51），底部设置有负极（52），二者相互吸引，通过每秒数千次的压缩空气进行循环增压；该主体（2）的内部还设置有密闭舱体（13），经进气口（3）末端的进气口电子微型空气增压器（5）将循环增压后的空气通过该密闭腔体（13）并通过鼻孔进入人体，出气口（4）末端的出气口电子微型空气增压器（6）用于增大密闭舱体（13）内的气体压力，保持密闭舱体（13）内气道压力、二氧化碳和氧气浓度在合理区间；位于进气口（3）的末端的进气口电子微型空气增压器（5）的末端还安装有完全覆盖该末端的吸气单向阀片（7），对应出气口电子微型空气增压器（6）的末端安装有完全覆盖该末端的呼气单向阀片（11），当吸气时，吸气单向阀片（7）启动而呼气单向阀片（11）关闭；当呼气时，呼气单向阀片（11）吸气启动而单向阀片（7）关闭；主体（2）顶部配备锂离子充电电池（12），为微型智能化便携呼吸机提供电力维持其运行，充满一次可提供12小时以上电力。

2.如权利要求1所述的微型智能化便携呼吸机，其特征在于主体（2）内部安装有控制板，包括锂离子充电电池（12）、顶部控制板（8）、左侧控制板（9）和右侧控制板（10），控制板安装有二氧化碳传感器（81）、气体压力传感器（82）、氧饱和度传感器（83）、声音传感器（84）以及采集密闭舱体（13）内气体压力、氧饱和度、二氧化碳浓度和声音数值的IC芯片（86），分别采集密闭舱体（13）内的气道压力、二氧化碳、氧气浓度、声音分贝数并取平均值，顶部控制板（8）以声音分贝值为关键指标，当采集的声音平均值超过上限阀值时，控制电子微型增压器（5）增大功率，增强吸气气压，左侧控制板（9）和右侧控制板（10）根据采集的气道压力、二氧化碳、氧气浓度平均值，分别控制两侧出气口（4）末端的电子微型增压器（5），增大密闭舱体（13）内的气体压力，并保持密闭舱体（13）内气道压力、二氧化碳、氧气浓度在合理区间。

3. 如权利要求2所述的微型智能化便携呼吸机，其特征在于所述的顶部控制板（8）中的IC芯片（86）连接蓝牙或WIFI模块（85），蓝牙或WIFI模块（85）与移动终端相连接，用于实时分析、监测、记录睡眠质量。