CN110404145A - 一种吸入氧浓度精确可调且无二氧化碳潴留的氧疗装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种吸入氧浓度精确可调且无二氧化碳潴留的氧疗装置，包括送氧系统和面罩两部分，所述的送氧系统由一个鼓风机、氧气源、管道调控开关、流量调节器、流量显示器、氧浓度显示器，以及流量和氧浓度报警单元组成；所述面罩为一个与脸面接合良好并具有动态更换储存气体功能，所述面罩储量可选定在50‑1000ml之间任意值，所述面罩与脸面接合部位为近端，所述面罩的近端有一进气口接受来自送氧系统的气流，所述面罩的远端有一个或多个大孔以允许呼出气及来自送氧系统的气流从远端排气孔排出。本发明装置具有吸氧浓度从21％至100％精确可控可调，且无CO2重复呼吸的特征，可用于各种原因造成需要氧疗的病人包括呼吸衰竭等，特别是I型呼吸衰竭。

Description

一种吸入氧浓度精确可调且无二氧化碳潴留的氧疗装置

技术领域

本发明涉及医疗治疗装置，特别是一种氧疗装置

背景技术

生命的维持有赖于氧气。缺氧可造成全身各器官系统的损害，甚至死亡。许多疾病，如严重心脑血管疾病、呼吸衰竭、中毒、高原反应常需要氧疗。临床上已有多种氧疗方式，包括通过中央供氧或高压氧气瓶连接鼻导管、鼻面罩，文丘里面罩、氧帐等。但上述方法均有共同的缺点，例如：既难于取得高浓度的氧疗，也不能准确控制吸入氧浓度。在氧流量较大时，鼻导管正压气流影响呼气相CO₂的排出，从而加重CO₂的潴留，造成在纠正缺氧的同时却加重了CO₂的潴留。文丘里面罩可取得较高吸氧浓度，但其高速的气流产生噪音，而且由于流速快可在面罩形成一定的正压，影响呼出气的排出。另外，冲向口鼻部的高速气流，也可进一步影响呼出气的排出，除此以外，文丘里面罩在整个吸气过程中的吸氧浓度随着面罩周围所进的空气多少而变，实际吸入肺内氧浓度难于控制。近年来，出现了一种储氧面罩，这一面罩与其它吸氧装置相比可提高氧浓度，但其一样不能准确控制氧浓度。目前氧疗所用的面罩绝大部分在面罩两侧有多个排气孔以帮助呼出气的排出。与此同时，通过特别设计让面罩与脸面之间留有大的空隙，以保证送气不足时可从空隙获得空气，并加快CO2排出，减少CO₂的潴留，避免发生二氧化碳重复呼吸。临床上，为了进一步减少面罩内 CO₂的潴留，常尽量减少面罩内容积。目前尚无一种能提供吸入气从21％氧浓度 (吸入空气)到100％氧浓度精确可调，呼气气流无阻碍，而且没有二氧化碳重复呼吸的氧疗装置。造成已有二氧化碳潴留的II型呼吸衰竭患者，即使有严重缺氧，也不敢充分纠正缺氧，以防较高浓度吸氧时进一步加重CO2潴留，不得不选择低流量吸氧，延缓病人的康复。另外，一些换气功能受损的患者如重度肺纤维化，有时需要较高浓度氧以使血气达到安全水平，然而长期吸入高浓度氧又可导致氧中毒，临床上急需一种吸入氧浓度精确直观的氧疗装置。

发明的内容

为了克服现有氧疗技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种吸氧浓度在21％(空气)到100％(纯氧)之间可任意调节，吸氧浓度精确显示且无二氧化碳潴留的氧疗装置。

本发明通过以下方案实现：

一种氧疗装置包括送氧系统和面罩两部分。送氧系统由一个鼓风机、氧气源、管道调控开关、流量调节器、流量显示器、氧浓度显示器，以及流量和氧浓度报警单元组成。面罩为一个与脸面接合良好并具有动态更换储存气体，储量范围可调节在50-1000ml任意值的面罩。

送氧系统有一个鼓风机可产生恒定空气气流，经过气流控制器，使其固定在 0-100升/分的任一数值。送氧管道连接有一个高压氧气源，这一氧气源可为高压氧气瓶经减压阀连接到气流调控器。送氧系统上有一混合装置包括一段弯管或者球囊，以保证气体送到面罩前均匀混合。在送氧系统的管道接近面罩进气口部位装配有一个氧浓度传感器及流量显示器，检测氧气与空气均匀混合后的氧浓度，氧浓度显示范围在21％到100％之间，送氧系统的管道尚装有一个报警单元，当流量或氧浓度超出预定范围时会自动发出报警信号。

面罩为一个由金属，塑料、硅胶及其它可形成容器的材料制成，面罩可为筒状，长方体或不规则形，其末端有一个或数个大孔，保证气体流出畅通；面罩的另一端是面罩与脸面部吻合部，与目前常规使用的面罩的脸面贴合部相似，可与脸面形成紧密连接，使其在面罩内压几乎为零时，面罩与脸面贴合部周围无漏气。面罩与脸部接触部位柔软，常用塑料，硅胶等柔软材料制成。面罩与脸面接合部有一送氧管道接口。面罩外有1-2个头带接口用于固定面罩，以使面罩稳定地固定在脸部。进行氧疗时让病人带好面罩，通过头带使面罩与脸部贴合。面罩进气口与送氧管道相接。氧疗时，打开鼓风机开关，让其以恒定的流速(如40L/分)输出气体，打开氧气瓶通过减压阀再经流速控制器调节气流。所需氧流量大小取决于所需的氧浓度。氧浓度可通过氧气管道上的流量控制器调节。当病人吸气时，气体将来自送氧管道的混合气。如果病人的吸气流速大于来自送氧管道的气体流速，即单纯来自送氧管道的气流不能满足患者的需要，部分吸入的气体将来自在吸气前滞留于面罩的气体，从而使患者吸入的气体实际上仍然全部来自送氧管道的气体。虽然，理论上滞留于面罩的气体可能含有少量上一个呼气周期的呼出气，但由于输氧管道持续气流驱使呼出气朝面罩末端的排气孔排出，从而使停留在面罩近端气体几乎均为来自送氧管道的新鲜混合气体。

本发明的优点及有益效果

本发明所述的一种氧疗装置，通过均匀混合空气与氧气，控制输入到面罩的氧浓度，保证病人吸气时，吸入气体全部来自送氧管道的混合气体，从而实现准确调控氧疗浓度，又不存在CO₂潴留。由于面罩是一个可容纳潮气量大小的面罩，通过向面罩输入来自送氧管道的混合气体，清除呼出气，使面罩近端气体始终为来自输氧管道的新鲜气体，从而消除了呼出气二氧化碳潴留，避免重复呼吸。通过这一装置，实现呼吸通畅，氧疗浓度精确控制显示，面罩内几乎无CO₂潴留，从而实现无二氧化碳重复呼吸的效果。

附图说明

下面结合实施图对本发明进行进一步说明。

图1是一种吸入氧浓度精确可调且无二氧化碳潴留的氧疗装置结构示意图。

本氧疗装置为送氧管道和面罩有机结合而成。空气流产生器(例如鼓风机)1，鼓风机有一个电源开关21，进气口3、输出管道31组成。它的电源供给可为电池，直流电或交流电。鼓风机输出管道31输出的气体，通过管道连接口2与管道32相接。管道32装配有一个流量控制器4，从而控制流经管道22的气流。管道32装配有一个流量显示器5，通过观察显示器的数值，并通过流量控制器 4，可使流经管道22的气流准确控制在所需范围。管道33连接装有氧气的高压气瓶10。高压气瓶10通过减压阀20再与管道33连接。管道33上有一个流量控制器12和流量显示器11，通过调节流量控制器12并观察流量显示器11，控制氧流量23大小。来自管道33的气体与管道32的气体混合进入管道34，通过弯管6使来自鼓风机的空气和来自氧气瓶10的氧气进一步均匀混合形成混合氧气流25，期间通过装备有带报警的氧浓度显示器7和流量显示器8的管道35，再通过管道9连接面罩入气口13，持续向面罩送气。

图2是具有动态更换储存气体的面罩外观结构图。它由连接脸部的垫部19及面罩主体15组成。面罩主体15由轻便材料如塑料，聚乙烯或硅胶等制成。垫部可为柔软的硅胶或含气的囊，以减少面罩与脸部接触部分的不适。面罩外层两侧各有1-2个头带固定卡口18，面罩内外通过面罩入气口13相通。管道9所输送的混合氧气流25经接口13，输入到面罩内供病人吸入。呼气时来自管道9的混合氧气流25经接口13输入到面罩36，加速病人呼出气从位于面罩末端排气孔16排出，避免呼出气的残留。

图3是本发明中面罩部分的前视图。

它包括面罩近端垫部内面14，面罩主体15和面罩末端排气孔16组成。

图4是本发明中面罩佩戴示意图。

图5是吸氧者吸气相的气流方向示意图。

图6是吸氧者呼气相的气流方向示意图。

图7是次选的气体混合结构示意图。

具体实施方式：

下面通过图1结合图4，图5和图6进一步叙述这一氧疗装置的使用：

氧疗者带好吸氧面罩36，让面罩36的近端垫部19内侧面14与脸面接合，通过头带17连接头带固定卡口18使面罩36固定。通过接口13使面罩36与送氧管道9连接，打开气流产生器1的开关21，使气体从入气口3进入，通过气流产生器1产生恒定气流，通过流量调节器4和流量显示器5，准确调节流量。打开高压气瓶10的减压阀20，然后根据病人所需的吸氧浓度调节流量控制器12，使流量显示器11显示出所需的流量。连接氧气瓶10的管道33的气流23与来自管道32的空气流22在管道34内面混合成气流24，经过混合装置6进一步混合并通过管道35传送到管道9，管道35装备有氧浓度显示器7和流量显示器 8以监测输送到面罩36的气体的流量与氧浓度。如果氧疗者处于吸气相则气流 30在吸气负压作用下进入呼吸道，如果氧疗者的吸气流速大于气流30的流速，则会有停留在面罩近端的气体29也被吸入；如果氧疗者屏住呼吸或者处于呼气相，则来自管道9的气流25进入面罩36后由近端向远端大孔16方向流动，驱赶呼出气，使其从面罩远端排气孔16排出，从而使面罩近端的气体保持为新鲜气体。这时，即使吸气流速大于管道9的流速，也可保证吸入气体仍然为来自管道9的新鲜气体，几乎不含呼出气成分。

下面再进一步解析为什么吸入气体几乎不含呼出气成分。由于面罩36是一个具有动态更换潴存气体的面罩，呼气时气体从氧疗者的口鼻部排出并向面罩远端排气孔16方向移动。由于呼气时来自管道9的气流仍然不停地通过接口13向面罩36输送气体，从而进一步加快驱赶呼出气，使其向远端移动并经排气孔 16排出。由于呼气和吸气之间有一间隙，从而进一步允许来自管道9的新鲜气体代替含呼出气成分的气体，所在在吸气前面罩近端所充填的气体为新鲜氧气。

下面举一个实施例子，如果选择面罩容积为500ml，接受氧疗的患者其所需潮气量为500ml，来自气流产生器1的空气流速为40升/分，假设空气氧含量为20％。如果所需吸氧浓度为29％，则通过调节流量控制器12，使氧流量11显示为4升/分{29％＝(36*21％+4*100％)/40}。如果患者需要吸入100％的氧气，则可通过流量控制器4关闭来自气流产生器1的空气，这时输送到面罩内的氧气为100％，其流速则可通过氧流量显示器11结合流量控制器12获得，通过调节氧流量为40 升/分，使患者吸入的气体为100％纯氧。

下面是一个来自支气管扩张，I型呼衰患者的氧疗情况，女性，65岁，基础血气分析为吸空气下，PH＝7.41，PCO₂＝46.6mmHg，PO2＝52.8mmHg，经过6小时的鼻导管吸氧(5升/分)，PH＝7.29，PCO₂＝58.1mmHg，PO2＝114mmHg。然而，通过一种浓度精确可调且无二氧化碳潴留的氧气吸入装置，吸入气体流量为40 升/分，氧浓度为41％的气体6小时后血气报告为PH＝7.37，PCO₂＝49.6 mmHg，PO₂＝130mmHg。从这一真实例子可见，虽然鼻导管和一种浓度精确可调且无二氧化碳潴留的氧气吸入装置所吸入氧浓度均为41％，但病人在鼻导管吸氧时的PCO₂＝58.1大于用一种吸入氧浓度精确可调且无二氧化碳潴留的氧疗装置时的PCO₂＝49.6mmHg。

下面再举一个实施例子：一个慢性阻塞性肺疾病合并II型呼衰患者的氧疗情况，男性，76岁，基础血气分析为吸空气下，PH＝7.37，PCO₂＝56.0mmHg，PO2＝50.2 mmHg，经过鼻导管吸氧(3.5升/分)后血气变为PH＝7.34，PCO₂＝70.4 mmHg，PO2＝104.7mmHg；通过一种吸入氧浓度精确可调且无二氧化碳潴留的氧疗装置，吸入气体流量为40升/分，氧浓度为35％的气体后血气报告为PH＝7.37， PCO₂＝61.1mmHg，PO₂＝110mmHg。可见，一种吸入氧浓度精确可调且无二氧化碳潴留的氧疗装置与鼻导管相比更少引起二氧化碳潴留。

除了上面的实施例子外，下面的变换也属本发明的范畴：

1.氧气源除了气瓶外，也可为中心供氧气源及制氧机。

2.面罩在靠近脸面结合部可有一个或二个进气口，也可设计成许多均匀分布的进气口，或送入面罩的气体通过一条埋藏于面罩垫部并带多个均匀分布孔的环形管道输入，以帮助排出氧疗者的呼出气，消除重复吸入呼出气的可能性。

3.气体混合既可通过装置6达到均匀混合，也可如图7所示，采用氧气源的输出管道33连接到空气进气口3，从而使空气与氧气初步混合成气体38，再进入气体产生器1实现充分混合成混合气25，省去混合装置6，并可通过气体产生器1的转速控制器37调节流量输出。例如，来自气流产生器的气流为40升/分，如果氧气流量为3升，则来自空气入口3的流量为37升/分；如果氧气流量为5升，则来自空气入口3的流量为35升/分。由于气流产生器1运转时在混合气入口处将产生负压，且当气体产生器输出流量大于氧流量时，所有来自氧气源10的氧气都将与空气均匀混合成气流25通过管道 9输送到面罩。如果患者需要吸入氧浓度为40％，输送到面罩的气流量为40 升/分，则通过打开减压阀20，调节氧流量控制器12使氧流量显示为10升/ 分，通过转速控制器37调节气流产生器使其流量输出为40升/分，这时输送到面罩的气体流量为40升/分，氧浓度为40％，即40％＝(30*21％+10*100％) /40。如果要吸入100％氧，则关闭阀门39，使送氧系统输出到面罩的气体为纯氧。

Claims (17)

1.一种吸入氧浓度精确可调且无二氧化碳潴留的氧疗装置，其特征在于：包括送氧系统和面罩，所述送氧系统包括气流产生器、流量调节器、流量计、氧气源、氧流量调节器、氧流量显示器、气体混合管、氧浓度计，气体流量和氧浓度报警器、和一个近端有进气口、远端有排气孔具有动态更换储存气体的面罩。

2.根据权利要求1所述的具有动态更换储存气体面罩，其特征是面罩近端即与脸面结合部有一个或者多个气体输入口，来自送氧系统的气体持续性从面罩的近端进入，从面罩的远端排气孔排出，面罩内压始终为零，保证呼气通畅。

3.根据权利要求2所述的具有动态更换储存气体面罩，其特征是面罩容量大小可随氧疗者所需的吸气量选择从50ml到1000ml的容积，面罩与脸面接触部分材质柔软，面罩与脸面紧密结合无缝隙，使面罩内的气体全部通过远端排气孔排出。

4.根据权利要求2所述的具有动态更换储存气体的面罩的气体输入口，其特征是气体输入口位于面罩近端，可仅有一个输入口或在面罩近端环绕面罩有多个输入口。

5.根据权利要求2所述的具有动态更换储存气体面罩的气体输入口，其特征是气体可通过埋藏在垫部内带孔的环形导管均匀地从导管内流出，朝面罩的远端排气孔移动继而派出。

6.根据权利要求2所述具有动态更换储存气体面罩，其特征是面罩的远端可有数个孔也可完全敞开。

7.根据权利要求2所述的具有动态更换储存气体的面罩，其特征是面罩形状可为圆筒型、长方体或不规则形等。

8.根据权利要求2所述的具有动态更换储存气体的面罩，其特征是不论是氧疗者的呼出气体还是从送氧系统输入的气体，呼气时气体流动方向均为近端到远端。

9.根据权利要求1所述的送氧系统，其特征是气流产生器可通过流量调节器调节。

10.根据权利要求1所述的送氧系统，其特征是气流产生器可用高压空气源代替。

11.根据权利要求1所述的送氧系统，其特征是气体混合管可为弯管和球囊，使气体流经混合部位后，形成涡流，使空气和氧气充分混合。

12.根据权利要求1，气体的混合也可将氧气输入到气流产生器的进气口，通过气流产生器，实现空气与氧气的充分混合。

13.根据权利要求1，气流产生器产生的气流大小可通过流量控制器调节或者通过转速控制器调节。

14.根据权利要求1所述的送氧系统，其特征是输入到面罩的气体流量可为0-300升/分的任何值。

15.根据权利要求1所述的送氧系统可通过流量控制器调节或阀门使输入到面罩的气体全部为100％氧气。

16.根据权利要求一所述的氧疗装置，送氧系统提供给面罩的气体的氧浓度与氧疗者吸入气的氧浓度一致。

17.根据权利要求一所述的氧疗装置，氧疗者吸入气的氧浓度可控制在21％-100％之间的任意数值。