CN109125871A - 自动声控调节气囊气压的气管插管装置 - Google Patents

自动声控调节气囊气压的气管插管装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自动声控调节气囊气压的气管插管装置，包括通气导管，通气导管的前端设置有气囊，通气导管上还连接有与气囊连通的注气管；还包括与注气管的进气端连接的测压仓、气压传感器、声音传感器、以及与测压仓连接的充气装置；单片机内存储有控制电动缸工作的初始注气程序、监控状态抽气程序和监控状态注气程序。本发明通过声音监控气囊与气管之间的通气声来调整气囊气压，能为个体化病人找到最佳的气囊气压值，同时也可以解决现有实施最小漏气技术和最小闭合技术需要两个人同时配合操作，操作难度大的问题；并且其能通过实时监控气囊与气管之间的通气声来在线调整气囊气压，能及时发现和解决漏气或水肿等导致的气囊气压变化问题。

Description

自动声控调节气囊气压的气管插管装置
技术领域
本发明涉及一种医疗设备，特别涉及一种气管插管装置。
背景技术
机械通气是治疗呼吸衰竭等危重疾病的重要手段。目前，中华医学会重症医学会机械通气临床应用指南建议，将人工气道气囊压力保持在25cm H20-30cm H20。若气囊充气量过大，气囊压过高会影响气道黏膜供血，研究结果显示，当气囊压超过30cmH2O时，黏膜毛细血管血流开始减少；当气囊压超过50cmH2O时，血流完全被阻断。气管黏膜压迫超过一定时间，将导致气管黏膜缺血性损伤甚至坏死，严重时可发生气管食管痿；相反，如果气囊充气不足，则导致漏气、误吸，特别是低于20cmH2O易发呼吸机相关性肺炎(VAP)，可以导致机械通气时间、ICU留治时间、住院时间延长等。因此，维持正常的气囊压力非常重要。
国内外的调查结果显示，大多数麻醉师、急救医师仍然采用指触法经验判断气囊充气是否足够，这往往导致过度充气的发生，气囊压力甚至高达210mmHg，且因不同个体病人的气道差异大，即使有丰富经验的医师也不能将人工气道气囊气压的压力调整到恰到好处。
现有技术中也有采用最小漏气技术和最小闭合技术来调整气囊气压。
最小漏气技术：即气囊充气后，仅在吸气时允许有少量气体漏出。该方法为：将听诊器置于患者气管处，先听取漏气声，向气囊内缓慢注气直到听不到漏气声为止，然后从0.1ml开始抽出气体，直到吸气时能听到少量漏气声为止。
最小闭合技术：即气囊充气后，吸气时恰好无气体漏出。该方法为：将听诊器置于患者气管处，边向气囊内注气边听漏气声，直到听不到漏气声为止。然后抽出0.5ml气体时，又可听到少量漏气声，再注气，直到吸气时听不到漏气声为止。
虽然最小漏气技术和最小闭合技术能够将气囊气压调整到较佳水平，但是其都需要2人同时进行的手工操作，配合难度大，难以达到理想的效果。并且不能实现在线实时监控和调整气囊气压，只能间隔一段时间(通常为4-6小时)进行一次人工调整，因此不能及时解决因气囊漏气导致气囊气压降低、或因出现水肿或体位改变等导致的气囊气压升高的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种自动声控调节气囊气压的气管插管装置，通过实时监测气囊与气管之间的通气声来调节气囊气压，以解决现有技术中人工气道气囊气压由医生经验决定、不能为个体化病人找到最佳气囊气压，以及不能在线实时监控气囊气压，不能及时解决漏气、水肿及体位改变等原因导致气囊气压变化的问题。
本发明自动声控调节气囊气压的气管插管装置，包括通气导管，所述通气导管的前端设置有用于将通气导管固定于病人气管中的气囊，所述通气导管上还一体连接有与气囊连通的注气管；
所述气管插管装置还包括与注气管的进气端连接的测压仓，所述测压仓内设置有气压传感器；
所述气管插管装置还包括声音传感器，所述声音传感器用于检测气囊与气管接触部位的通气声；
所述气管插管装置还包括与测压仓连接的充气装置，所述充气装置包括气筒、设置于气筒内的活塞、以及驱动活塞沿气筒轴向移动的电动缸，所述气筒的出气口通过管子与测压仓连接；所述电动缸的动力装置为步进电机，所述步进电机每转动一个步距角，所述活塞便将0.1ml的气体挤出或抽入气筒；
所述气管插管装置还包括分别与气压传感器、声音传感器和电动缸连接的单片机，所述单片机用于采集气压传感器和声音传感器的检测数据，并对电动缸进行控制；所述单片机内存储有控制电动缸工作的初始注气程序、监控状态抽气程序和监控状态注气程序；
所述气管插管装置还包括与单片机连接的报警器；
当声音传感器检测到气囊和气管之间的通气声大于预设在单片机内的通气声时，所述单片机开始执行初始注气程序，所述注气程序在被执行时实现如下步骤：
第一步：单片机控制步进电机将1ml气体充入气囊；
第二步：单片机采集声音传感器的检测数据，并将采集到的声音传感器的检测数据与预设在单片机内的通气声进行比较；若采集到的声音传感器的检测数据大于预设在单片机内的通气声，则跳转至步骤一；若采集到的声音传感器的检测数据小于预设在单片机内的通气声，则跳转至步骤三；
第三步：单片机控制步进电机将0.5ml气体抽入气筒；
第四步：单片机控制步进电机将0.1ml气体注入气囊；
第五步：单片机采集声音传感器的检测数据，并将采集到的声音传感器的检测数据与预设在单片机内的通气声进行比较；若采集到的声音传感器的检测数据大于预设在单片机内的通气声，则跳转至步骤四；若采集到的声音传感器的检测数据小于预设在单片机内的通气声，则跳转至步骤六；
第六步：单片机采集此时刻气压传感器的检测数据，同时将该时刻气压传感器检测到的气囊气压值存储为标准气囊气压；
第七步：结束程序。
当气压传感器检测到气囊气压大于标准气囊气压，且超出部分大于设定的误差范围时，所述单片机开始执行监控状态抽气程序，所述监控状态抽气程序在被执行时实现如下步骤：
第一步：单片机控制步进电机将0.5ml气体抽入气筒；
第二步：单片机采集声音传感器的检测数据，并将采集到的声音传感器的检测数据与预设在单片机内的通气声进行比较；若采集到的声音传感器的检测数据小于预设在单片机内的通气声，则跳转至步骤一；若采集到的声音传感器的检测数据大于预设在单片机内的通气声，则跳转至步骤三；
第三步：单片机控制步进电机将0.1ml气体注入气囊；
第四步：单片机采集声音传感器的检测数据，并将采集到的声音传感器的检测数据与预设在单片机内的通气声进行比较；若采集到的声音传感器的检测数据大于预设在单片机内的通气声，则跳转至步骤三；若采集到的声音传感器的检测数据小于预设在单片机内的通气声，则跳转至步骤五；
第五步：单片机采集此时刻气压传感器的检测数据，同时判断该时刻检到的气囊气压数据是否在25cmH2O-30cmH2O范围内；若在此范围，同时将该时刻气压传感器检测到的气囊气压值存储为新的标准气囊气压，并结束时程序；若不在此范围内，则单片机控制报警器发出报警声，以提醒医护人员检测病人体位是否正确。
当声音传感器检测到气囊和气管之间的通气声大于预设在单片机内的通气声时，所述单片机开始执行监控状态注气程序，所述监控状态注气程序在被执行时实现如下步骤：
第一步：单片机控制步进电机将0.1ml气体注入气囊；
第二步：单片机采集声音传感器的检测数据，并将采集到的声音传感器的检测数据与预设在单片机内的通气声进行比较；若采集到的声音传感器的检测数据大于预设在单片机内的通气声，则跳转至步骤一；若采集到的声音传感器的检测数据小于预设在单片机内的通气声，则结束程序。
进一步，所述自动声控调节气囊气压的气管插管装置还包括与单片机连接的显示器，所述显示器用于将单片机采集到的气压传感器的检测数据显示出来。
本发明的有益效果：
1、本发明自动声控调节气囊气压的气管插管装置，其通过实时监控气囊与气管之间的通气声来调整气囊气压，能为个体化病人找到最佳的气囊气压值，同时也解决了现有技术中实施最小漏气技术和最小闭合技术需要两个人同时配合操作，配合难度大，难以将气囊气压调到理想水平的问题。
2、本发明自动声控调节气囊气压的气管插管装置，其能通过实时监控气囊与气管之间的通气声来在线调整气囊气压，能及时发现和解决漏气、体位改变、水肿等原因导致的气囊气压变化问题，使得气囊气压在各种情况下都能始终满足刚好闭合患者气道的要求，避免气囊气压过低或过高造成的并发症问题。
附图说明
图1为实施例中自动声控调节气囊气压的气管插管装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
如图所示，本实施例自动声控调节气囊气压的气管插管装置，包括通气导管1，所述通气导管的前端设置有用于将通气导管固定于病人气管中的气囊2，所述通气导管上还一体连接有与气囊连通的注气管3。
所述气管插管装置还包括与注气管的进气端连接的测压仓4，所述测压仓内设置有气压传感器5。
所述气管插管装置还包括声音传感器6，所述声音传感器用于检测气囊与气管接触部位的通气声。当气囊充气不足时，气囊和气管间存在间隙，这时贴在患者胸骨角，平对第二肋处(此处对应气管隆突上2～3厘米，是气囊所在位置)的声音传感器，可检测到粗大的通气声。
所述气管插管装置还包括与测压仓连接的充气装置，所述充气装置包括气筒7、设置于气筒内的活塞8、以及驱动活塞沿气筒轴向移动的电动缸9，所述气筒的出气口通过管子10与测压仓连接；所述电动缸的动力装置为步进电机，所述步进电机每转动一个步距角，所述活塞便将0.1ml的气体挤出或抽入气筒。本实施例中，所述气筒7固定于电动缸的壳体端部上，充气装置结构简单紧凑。
所述气管插管装置还包括分别与气压传感器、声音传感器和电动缸连接的单片机11，所述单片机用于采集气压传感器和声音传感器的检测数据，并对电动缸进行控制；所述单片机内存储有控制电动缸工作的初始注气程序、监控状态抽气程序和监控状态注气程序。
所述气管插管装置还包括与单片机连接的报警器13。
插管时，在通气导管被插入患者气管后，医生即可将测压仓4和注气管3连接，并将声音传感器贴在患者胸骨角，平对第二肋处，以及将气压传感器、声音传感器和电动缸分别与单片机连接。这时声音传感器检会测到气囊和气管之间的通气声大于预设在单片机内的通气声。在气管插管装置连接好后，医生便可开启单片机执行初始注气程序，所述初始注气程序在被执行时实现如下步骤：
第一步：单片机控制步进电机将1ml气体充入气囊；
第二步：单片机采集声音传感器的检测数据，并将采集到的声音传感器的检测数据与预设在单片机内的通气声(预设在单片机内的通气声音量值可选择在0-20分贝范围内；合适的预设通气声音量值还可以通过气囊封闭气道模拟实验等方法得到)进行比较；若采集到的声音传感器的检测数据大于预设在单片机内的通气声，则跳转至步骤一；若采集到的声音传感器的检测数据小于预设在单片机内的通气声，则跳转至步骤三；
第三步：单片机控制步进电机将0.5ml气体抽入气筒；
第四步：单片机控制步进电机将0.1ml气体注入气囊；
第五步：单片机采集声音传感器的检测数据，并将采集到的声音传感器的检测数据与预设在单片机内的通气声进行比较；若采集到的声音传感器的检测数据大于预设在单片机内的通气声，则跳转至步骤四；若采集到的声音传感器的检测数据小于预设在单片机内的通气声，则跳转至步骤六；
第六步：单片机采集此时刻气压传感器的检测数据，同时判断该时刻检到的气囊气压数据是否在25cmH2O-30cmH2O范围内；若在此范围，单片机将该时刻的气囊气压存储为标准气囊气压，并结束时程序；若不在此范围内，则单片机控制报警器发出报警声，以提醒医护人员检测病人体位等是否正确。
因患者体位不对，有可能导致气囊气压在压力较高时才能将气道封闭，这时气囊气压可能大于30cmH2O，在这种情况下需要医护人员重新调整病人体位后再执行初始注气程序。
在初始注气程序结束后，插管手术便完成，这时单片机转到对气囊气压执行状态检测。
所述单片机每隔一个设定的时间采集一次气压传感器的检测数据，当气压传感器检测到气囊气压大于标准气囊气压，且超出部分大于设定的误差范围(误差范围由人为设定，因气道轻微水肿、病人轻微体位变化或气囊少量漏气等原因，会造成气囊气压在标准气囊气压附近波动，标准气囊气压在误差范围内波动不会对病人造成影响，因此在超出误差范围才会执行监控状态抽气程序和监控状态注气程序)时，所述单片机开始执行监控状态抽气程序，气囊气压大于标准气囊气压一般在气道出现水肿和病人体位改变的情况下产生；所述监控状态抽气程序在被执行时实现如下步骤：
第一步：单片机控制步进电机将0.5ml气体抽入气筒；
第二步：单片机采集声音传感器的检测数据，并将采集到的声音传感器的检测数据与预设在单片机内的通气声进行比较；若采集到的声音传感器的检测数据小于预设在单片机内的通气声，则跳转至步骤一；若采集到的声音传感器的检测数据大于预设在单片机内的通气声，则跳转至步骤三；
第三步：单片机控制步进电机将0.1ml气体注入气囊；
第四步：单片机采集声音传感器的检测数据，并将采集到的声音传感器的检测数据与预设在单片机内的通气声进行比较；若采集到的声音传感器的检测数据大于预设在单片机内的通气声，则跳转至步骤三；若采集到的声音传感器的检测数据小于预设在单片机内的通气声，则跳转至步骤五；
第五步：单片机采集此时刻气压传感器的检测数据，同时判断该时刻检到的气囊气压数据是否在25cmH2O-30cmH2O范围内；若在此范围，单片机将该时刻气囊气压存储为新的标准气囊气压，并结束时程序；若不在此范围内，则单片机控制报警器发出报警声，以提醒医护人员检测病人体位是否正确。
当声音传感器检测到气囊和气管之间的通气声大于预设在单片机内的通气声时，所述单片机开始执行监控状态注气程序，气囊气压小于标准气囊气压一般因系统密封连接部出现漏气情况而产生；所述监控状态注气程序在被执行时实现如下步骤：
第一步：单片机控制步进电机将0.1ml气体注入气囊；
第二步：单片机采集声音传感器的检测数据，并将采集到的声音传感器的检测数据与预设在单片机内的通气声进行比较；若采集到的声音传感器的检测数据大于预设在单片机内的通气声，则跳转至步骤一；若采集到的声音传感器的检测数据小于预设在单片机内的通气声，则结束程序。
本实施例自动声控调节气囊气压的气管插管装置，其能个体化、准确的控制气囊气压，并对气囊气压进行实时监测和调控，能避免气囊过充气或充气不足导致的并发症。
作为对本实施例的改进，本自动声控调节气囊气压的气管插管装置还包括与单片机连接的显示器12，所述显示器用于将单片机采集到的气压传感器的检测数据显示出来，这样医护人员可通过显示器准确的知道气囊气压情况。
作为对本实施例的改进，所述单片机内还设置有报警程序，在单片机采集不到气压传感器、声音传感器的检测信号时，所述单片机执行报警程序，控制报警器发出报警信号，通知医护及时处理设备故障问题。设置报警程序能进一步的提高本气管插管装置的使用安全性。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种自动声控调节气囊气压的气管插管装置，包括通气导管，所述通气导管的前端设置有用于将通气导管固定于病人气管中的气囊，所述通气导管上还一体连接有与气囊连通的注气管，其特征在于：
所述气管插管装置还包括与注气管的进气端连接的测压仓，所述测压仓内设置有气压传感器；
所述气管插管装置还包括声音传感器，所述声音传感器用于检测气囊与气管接触部位的通气声；
所述气管插管装置还包括与测压仓连接的充气装置，所述充气装置包括气筒、设置于气筒内的活塞、以及驱动活塞沿气筒轴向移动的电动缸，所述气筒的出气口通过管子与测压仓连接；所述电动缸的动力装置为步进电机，所述步进电机每转动一个步距角，所述活塞便将0.1ml的气体挤出或抽入气筒；
所述气管插管装置还包括分别与气压传感器、声音传感器和电动缸连接的单片机，所述单片机用于采集气压传感器和声音传感器的检测数据，并对电动缸进行控制；所述单片机内存储有控制电动缸工作的初始注气程序、监控状态抽气程序和监控状态注气程序；
所述气管插管装置还包括与单片机连接的报警器；
当声音传感器检测到气囊和气管之间的通气声大于预设在单片机内的通气声时，所述单片机开始执行初始注气程序，所述注气程序在被执行时实现如下步骤：
第一步：单片机控制步进电机将1ml气体充入气囊；
第二步：单片机采集声音传感器的检测数据，并将采集到的声音传感器的检测数据与预设在单片机内的通气声进行比较；若采集到的声音传感器的检测数据大于预设在单片机内的通气声，则跳转至步骤一；若采集到的声音传感器的检测数据小于预设在单片机内的通气声，则跳转至步骤三；
第三步：单片机控制步进电机将0.5ml气体抽入气筒；
第四步：单片机控制步进电机将0.1ml气体注入气囊；
第五步：单片机采集声音传感器的检测数据，并将采集到的声音传感器的检测数据与预设在单片机内的通气声进行比较；若采集到的声音传感器的检测数据大于预设在单片机内的通气声，则跳转至步骤四；若采集到的声音传感器的检测数据小于预设在单片机内的通气声，则跳转至步骤六；
第六步：单片机采集此时刻气压传感器的检测数据，同时将该时刻气压传感器检测到的气囊气压值存储为标准气囊气压；
第七步：结束程序；
当气压传感器检测到气囊气压大于标准气囊气压，且超出部分大于设定的误差范围时，所述单片机开始执行监控状态抽气程序，所述监控状态抽气程序在被执行时实现如下步骤：
第一步：单片机控制步进电机将0.5ml气体抽入气筒；
第二步：单片机采集声音传感器的检测数据，并将采集到的声音传感器的检测数据与预设在单片机内的通气声进行比较；若采集到的声音传感器的检测数据小于预设在单片机内的通气声，则跳转至步骤一；若采集到的声音传感器的检测数据大于预设在单片机内的通气声，则跳转至步骤三；
第三步：单片机控制步进电机将0.1ml气体注入气囊；
第四步：单片机采集声音传感器的检测数据，并将采集到的声音传感器的检测数据与预设在单片机内的通气声进行比较；若采集到的声音传感器的检测数据大于预设在单片机内的通气声，则跳转至步骤三；若采集到的声音传感器的检测数据小于预设在单片机内的通气声，则跳转至步骤五；
第五步：单片机采集此时刻气压传感器的检测数据，同时判断该时刻检到的气囊气压数据是否在25cmH2O-30cmH2O范围内；若在此范围，单片机将该时刻气囊气压值存储为新的标准气囊气压，并结束时程序；若不在此范围内，则单片机控制报警器发出报警声，以提醒医护人员检测病人体位是否正确；
当声音传感器检测到气囊和气管之间的通气声大于预设在单片机内的通气声时，所述单片机开始执行监控状态注气程序，所述监控状态注气程序在被执行时实现如下步骤：
第一步：单片机控制步进电机将0.1ml气体注入气囊；
第二步：单片机采集声音传感器的检测数据，并将采集到的声音传感器的检测数据与预设在单片机内的通气声进行比较；若采集到的声音传感器的检测数据大于预设在单片机内的通气声，则跳转至步骤一；若采集到的声音传感器的检测数据小于预设在单片机内的通气声，则结束程序。
2.根据权利要求1所述的自动声控调节气囊气压的气管插管装置，其特征在于：还包括与单片机连接的显示器，所述显示器用于将单片机采集到的气压传感器的检测数据显示出来。
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