CN111068156B - 呼吸机用气囊压力调节系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种呼吸机用气囊压力调节系统，包括呼吸机和气管插管，呼吸机具有电控装置，气管插管包括导气管，导气管的体外端连接有进气嘴，进气嘴与呼吸机上的接口插接适配。导气管的内端部围绕连接有气囊，气囊通过充气管连接有打气嘴；第一压力传感器与电控装置相连接。呼吸机上的接口连接有测量管，第一压力传感器伸入测量管；本发明还公开了上述调节系统的使用方法，第一压力传感器检测到的压力大于1000并小于等于3000帕斯卡时，关闭低压电磁阀并开启高压电磁阀；第一压力传感器检测到的压力大于等于0并小于等于1000帕斯卡时，关闭高压电磁阀并开启低压电磁阀。本发明在保证气囊密封性的同时，大幅降低对患者气管的损伤，并且较为节能。

Description

呼吸机用气囊压力调节系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域。

背景技术

近年来，使用气管插管进行机械通气广泛应用于临床抢救和治疗各种呼吸衰竭并提供麻醉及手术后呼吸支持，是抢救病人生命常见而有效的重要措施，在现代医学中占有重要的地位。

但机械通气在给予病人呼吸支持的同时也带来极大的风险，由此引发的并发症不容忽视。所以气道管理格外重要，人工气道的管理包括对气囊的充气、放气以及气囊压力的管理等。

气管插管插入气管的前部设有气囊，气囊具有密闭气道、防止漏气和误吸的作用。气囊打气膨胀后堵塞气管，一方面使痰不会向下流入肺部，另一方面防止病人呼气时，呼出的气体不经气管插管而经气管插管与人体气管之间的缝隙流出、导致无法准确测量病人的呼气量。在治疗过程中，需要通过呼吸计精确计量病人的吸气量和呼气量。

理想的气囊内压力要求阻断气管导管与气管壁间的漏气，又不对气管黏膜的血液循环造成影响。

机械通气时气囊充气过多、压力过高时，可阻断局部黏膜的血液供应，导致患者喉部红肿、黏膜坏死及气管狭窄、变形，甚至气管食管瘘、溃疡和炎症等并发症；

充气不足使导管插入过深或过浅，造成脱出或单侧肺通气，气道漏气造成潮气量损失、误吸等并发症。因此，合理的气囊管理在临床护理工作中有非常重要的作用。

目前市场的气囊压力监控装置主要是通过压力传感器监测气囊压力值是否在设定范围内，并根据设定好的气囊压力范围自动充气或放气维持气囊压力。

当监测压力超过压力上限时，系统控制电磁阀放气，使气囊压力处于气囊压力上限以下。当监测压力低于气囊压力下限时，系统控制充气泵充气，使气囊压力处于正常范围内。该气囊压力监控装置控制气囊压力始终为较高的固定范围值，长时间较高的气囊压力容易造成气管黏膜的损伤，延长患者住院时间。

简单地说，现有的气囊压力控制技术都属于定压控制，没有分情况来调节气囊压力，本领域技术人员也并不知晓应如何分情况，分情况调节气囊压力又有何好处。

发明内容

本发明的目的在于提供一种呼吸机用气囊压力调节系统，能够在保证气囊密封性的同时，大幅降低对患者气管的损伤。

为实现上述目的，本发明的呼吸机用气囊压力调节系统包括呼吸机和气管插管，呼吸机具有电控装置，电控装置连接有显示屏，气管插管包括导气管，导气管的体外端连接有进气嘴，进气嘴与呼吸机上的接口插接适配并密封配合；导气管的体内端具有用于为患者供气的开口，导气管的内端部围绕连接有气囊，导气管内壁中埋设有与气囊相连通的充气气路，充气气路连接有充气管，充气管端部设有打气嘴；患者吸气时导气管内的压力为吸气压力，患者呼气时导气管内的压力为呼气压力，吸气压力高于呼气压力；

吸气压力的范围是：大于1000帕斯卡并小于等于3000帕斯卡，呼气压力的范围是：大于等于0帕斯卡并小于等于1000帕斯卡；

打气嘴连接有保压总管，保压总管连接有高压管和低压管，高压管连接有高压气罐，低压管连接有低压气罐；高压管上设有高压电磁阀，低压管上设有低压电磁阀；

高压气罐内的设定压力范围是：2000帕斯卡－3500帕斯卡；

低压气罐内的设定压力范围是：1000帕斯卡－1500帕斯卡；

电控装置连接有第一压力传感器，呼吸机上的接口连接有测量管，第一压力传感器伸入测量管并与测量管的内壁密封连接；

电控装置连接所述高压电磁阀和低压电磁阀；

第一压力传感器检测到的压力大于1000帕斯卡并小于等于3000帕斯卡时，电控装置关闭低压电磁阀并开启高压电磁阀；

第一压力传感器检测到的压力大于等于0帕斯卡并小于等于1000帕斯卡时，电控装置关闭高压电磁阀并开启低压电磁阀。

所述高压气罐和低压气罐之间连接有通气管，通气管上串联设有单向阀和气泵，气泵的出气方向朝向高压气罐；气泵与低压气罐之间的通气管上设有两位三通电磁阀，气泵的进气口通过两位三通电磁阀选择连通低压气罐或大气；单向阀的导通方向为由低压气罐指向高压气罐的方向。

所述电控装置连接有声光报警器、第二压力传感器和第三压力传感器；第二压力传感器设置在低压气罐中，第三压力传感器设置在高压气罐中。

高压气罐上设有高压罐用手动泄压阀，低压气罐上设有低压罐用手动泄压阀。

本发明还公开了上述呼吸机用气囊压力调节系统的使用方法，按以下步骤进行：初始状态下，气泵的进气口通过两位三通电磁阀选择连通低压气罐；低压气罐中的初始压力为1000帕斯卡；

第一步骤是插入步骤，将导气管插入患者的气管；

第二步骤是气囊充气步骤；

第三步骤是打开呼吸机，第一压力传感器检测到的压力大于1000帕斯卡并小于等于3000帕斯卡时，电控装置关闭低压电磁阀并开启高压电磁阀，从而在病人吸气时将气囊保持在相对高压状态，确保气囊与患者气管壁之间的密封性；

第一压力传感器检测到的压力大于等于0帕斯卡并小于等于1000帕斯卡时，电控装置关闭高压电磁阀并开启低压电磁阀，从而在病人呼气时将气囊保持在相对低压状态，防止气囊长时间保持相对高压状态而给患者喉部及气管部带来损伤；持续进行第三步骤，直到关闭呼吸机。

第二步骤即气囊充气步骤有两种执行方法；

方法一是医护人员使用手动打气装置通过打气嘴向气囊中充气，充气完成后使打气嘴插入保压总管并与保压总管密封配合；

方法二是医护人员使打气嘴插入保压总管并与保压总管密封配合，通过电控装置控制高压电磁阀打开，通过高压气罐向、高压管、保压总管、打气嘴、充气管和充气气路向气囊中充气，充气完成后通过电控装置控制高压电磁阀关闭。

在第三步骤的进行当中，电控装置持续检测第二压力传感器和第三压力传感器的信号；

当第二压力传感器检测到的低压气罐的压力低于1000帕斯卡、或者第三压力传感器检测到的高压气罐的压力高于3500帕斯卡时，电控装置控制声光报警器发出蜂鸣音和闪烁灯光，并在显示屏上以红色显示第二压力传感器或第三压力传感器检测到的压力值，提醒工作人员进行手动处理；

当第二压力传感器检测到的低压气罐的压力高于1500帕斯卡时或第三压力传感器检测到的高压气罐的压力低于2000帕斯卡时，电控装置控制两位三通电磁阀选择连通气泵的进气口和低压气罐，打开气泵，将低压气罐中的气体泵入高压气罐，直到低压气罐中的压力降低至1000帕斯卡。

本发明具有如下的优点：

本专利的发明人经过研究，发现了前人没有注意到的可供利用的现象：病人呼气时和吸气时，气管插管与气管壁之间的气压较低；病人吸气时，气管插管与气管壁之间的气压较高。

形成这一现象的原因是，病人吸气时，呼吸机处于送气状态，需要提供相对较高的气压，气压经气管插管的内端开口传递气囊外壁处（气管插管与气管壁之间），从而提升气囊处的气压。病人呼气时，呼吸机处于吸气状态，气囊外壁处的压力较低。

本专利的发明人还注意到一个现象，就是患者呼气的时间，普遍是吸气时间的两倍。

本专利的发明人经过深入研究发现上述两种现象，并创造性地将上述两种现象结合起来，得出实际上有三分之二的时间，气囊不需要较高的气压的结论，为分情况调节气囊压力提供了理论指导，进而产生了本发明的技术方案。

有三分之二的时间，气囊不需要较高的气压，这一结论道理简单，在本专利的发明人得出之后，虽然本领域技术人员容易明白，但是该结论本身并非本领域技术人员已经知悉的现有知识，本领域技术人员不可能在上述结论的指导下去设计技术方案。

在看到本专利的记载后，本领域技术人员根据上述结论进行的任何改进，均不应否定本发明的创造性。

本发明公开了一种可根据患者呼气和吸气状态进行气囊压力调整的呼吸机用气囊压力调节系统，通过检测气道压力值来判定患者处于吸气状态还是呼气状态，在吸气状态时使气囊压力维持在较高的压力，在呼气状态下使气囊压力维持在一个较低的压力，从而使气囊压力与吸气和呼气状态相适配，既确保密封，又尽量减少气囊的高压状态，防止气囊长时间保持相对高压状态而给患者喉部及气管部带来损伤，大大降低患者喉部红肿、黏膜坏死、气管狭窄、变形、气管食管瘘、溃疡以及炎症等并发症的发生概率，同时避免气囊密封不良导致漏气、呼吸机不能准确统计病人呼吸的气量的问题。

本发明大大降低了气管损伤的概率，缩短患者住院时间，节省医疗资源，提高医疗效率。

采用本发明的结构和使用方法，具有节能的作用。具体地说，在将气囊由相对高压状态切换至相对低压的状态时，不需要将高压气体排放至大气中，而是排入低压气罐中。随着切换次数的增多，高压气罐的压力逐渐降低，同时低压气罐的压力逐渐升高。当高压气罐中的压力降低至低于设定的压力下限、或者低压气罐中的压力上升至高于设定的压力上限时，本发明打开气泵，同时降低低压气罐中的压力并升高高压气罐中的压力。由于低压气罐中的压力高于大气压，因此高压气罐和低压气罐之间的压差小于高压气罐和大气之间的压差，这样在为高压气罐补气时，气泵消耗的能量就较低，起到节能的作用。节能作用的源头，是气囊切换高低压状态时，高压气体未排入大气，而是排入了低压气罐。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的A－A剖视图；

图3是高压气罐和低压气罐通过通气管相连接的结构示意图；

图4是本发明的电控原理图。

具体实施方式

如图1至图4所示，本发明的呼吸机用气囊压力调节系统包括呼吸机1和气管插管，呼吸机1具有电控装置2，电控装置2连接有显示屏3，气管插管包括导气管4，导气管4的体外端连接有进气嘴5，进气嘴5与呼吸机1上的接口插接适配并密封配合；导气管4的体内端具有用于为患者供气的开口27，导气管4的内端部围绕连接有气囊6，导气管4内壁中埋设有与气囊6相连通的充气气路7，充气气路7连接有充气管8，充气管8端部设有打气嘴9；患者吸气时导气管4内的压力为吸气压力，患者呼气时导气管4内的压力为呼气压力，吸气压力高于呼气压力；

吸气压力的范围是：大于1000帕斯卡并小于等于3000帕斯卡，呼气压力的范围是：大于等于0帕斯卡并小于等于1000帕斯卡；

打气嘴9连接有保压总管10，保压总管10连接有高压管11和低压管12，高压管11连接有高压气罐13，低压管12连接有低压气罐14；高压管11上设有高压电磁阀15，低压管12上设有低压电磁阀16；本发明中，高压电磁阀15和低压电磁阀16中的“高压”和“低压”，仅用来区分两个电磁阀的名称，相当于“第一电磁阀”和“第二电磁阀”中的“第一”和“第二”，不代表电磁阀的其他参数如电气参数。

高压气罐13内的设定压力范围是：2000帕斯卡－3500帕斯卡（包括两端值）；

低压气罐14内的设定压力范围是：1000帕斯卡－1500帕斯卡（包括两端值）；

电控装置连接有第一压力传感器，呼吸机上的接口连接有测量管28，第一压力传感器伸入测量管28并与测量管28的内壁密封连接；

电控装置2连接所述高压电磁阀15和低压电磁阀16；

第一压力传感器17检测到的压力大于1000帕斯卡并小于等于3000帕斯卡时，电控装置2关闭低压电磁阀16并开启高压电磁阀15；

第一压力传感器17检测到的压力大于等于0帕斯卡并小于等于1000帕斯卡时，电控装置2关闭高压电磁阀15并开启低压电磁阀16。

呼吸机1的电控装置2可以是普通的51或52单片机，也可以是PLC。

所述高压气罐13和低压气罐14之间连接有通气管18，通气管18上串联设有单向阀19和气泵20，气泵20的出气方向朝向高压气罐13；气泵20与低压气罐14之间的通气管18上设有两位三通电磁阀21，气泵20的进气口通过两位三通电磁阀21选择连通低压气罐14或大气；单向阀19的导通方向为由低压气罐14指向高压气罐13的方向。

所述电控装置2连接有声光报警器22、第二压力传感器23和第三压力传感器24；第二压力传感器23设置在低压气罐14中，第三压力传感器24设置在高压气罐13中。

高压气罐13上设有高压罐用手动泄压阀25，低压气罐14上设有低压罐用手动泄压阀26。手动泄压阀的设置，方便高压气罐13和低压气罐14的泄压。

本发明还公开了上述呼吸机用气囊压力调节系统的使用方法，按以下步骤进行：初始状态下，气泵20的进气口通过两位三通电磁阀21选择连通低压气罐14；低压气罐14中的初始压力为1000帕斯卡，即低压气罐14的设定压力范围的下限值，这样可以使低压气罐14中的压力升高至1500帕斯卡的时间尽量延长，减少气泵20的动作次数；高压气罐13中的初始压力优选是3500帕斯卡。

第一步骤是插入步骤，将导气管4插入患者的气管；

第二步骤是气囊6充气步骤；

第三步骤是打开呼吸机1，第一压力传感器17检测到的压力大于1000帕斯卡并小于等于3000帕斯卡，电控装置2关闭低压电磁阀16并开启高压电磁阀15，从而在病人吸气时将气囊6保持在相对高压状态，确保气囊6与患者气管壁之间的密封性；

第一压力传感器17检测到的压力大于等于0帕斯卡并小于等于1000帕斯卡时，电控装置2关闭高压电磁阀15并开启低压电磁阀16，从而在病人呼气时将气囊6保持在相对低压状态，防止气囊6长时间保持相对高压状态而给患者喉部及气管部带来损伤，大大降低患者喉部红肿、黏膜坏死、气管狭窄、变形、气管食管瘘、溃疡以及炎症等并发症的发生概率；持续进行第三步骤，直到关闭呼吸机1。

第二步骤即气囊6充气步骤有两种执行方法；

方法一是医护人员使用手动打气装置（手动泵、针筒等现有装置）通过打气嘴9向气囊6中充气，充气完成后使打气嘴9插入保压总管10并与保压总管10密封配合；

方法二是医护人员使打气嘴9插入保压总管10并与保压总管10密封配合，通过电控装置2控制高压电磁阀15打开，通过高压气罐13向、高压管11、保压总管10、打气嘴9、充气管8和充气气路7向气囊6中充气，充气完成后通过电控装置2控制高压电磁阀15关闭。

在第三步骤的进行当中，电控装置2持续检测第二压力传感器23和第三压力传感器24的信号；

当第二压力传感器23检测到的低压气罐14的压力低于1000帕斯卡、或者第三压力传感器24检测到的高压气罐13的压力高于3500帕斯卡时，电控装置2控制声光报警器22发出蜂鸣音和闪烁灯光，并在显示屏3上以红色显示第二压力传感器23或第三压力传感器24检测到的压力值，提醒工作人员进行手动处理；

当第二压力传感器23检测到的低压气罐14的压力高于1500帕斯卡时或第三压力传感器24检测到的高压气罐13的压力低于2000帕斯卡时，电控装置2控制两位三通电磁阀21选择连通气泵20的进气口和低压气罐14，打开气泵20，将低压气罐14中的气体泵入高压气罐13，直到低压气罐14中的压力降低至1000帕斯卡。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述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：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.呼吸机用气囊压力调节系统，包括呼吸机和气管插管，呼吸机具有电控装置，电控装置连接有显示屏，气管插管包括导气管，导气管的体外端连接有进气嘴，进气嘴与呼吸机上的接口插接适配并密封配合；导气管的体内端具有用于为患者供气的开口，导气管的内端部围绕连接有气囊，导气管内壁中埋设有与气囊相连通的充气气路，充气气路连接有充气管，充气管端部设有打气嘴；患者吸气时导气管内的压力为吸气压力，患者呼气时导气管内的压力为呼气压力，吸气压力高于呼气压力；

其特征在于：

吸气压力的范围是：大于1000帕斯卡并小于等于3000帕斯卡，呼气压力的范围是：大于等于0帕斯卡并小于等于1000帕斯卡；

打气嘴连接有保压总管，保压总管连接有高压管和低压管，高压管连接有高压气罐，低压管连接有低压气罐；高压管上设有高压电磁阀，低压管上设有低压电磁阀；

高压气罐内的设定压力范围是：2000帕斯卡－3500帕斯卡；

低压气罐内的设定压力范围是：1000帕斯卡－1500帕斯卡；

电控装置连接有第一压力传感器，呼吸机上的接口连接有测量管，第一压力传感器伸入测量管并与测量管的内壁密封连接；

电控装置连接所述高压电磁阀和低压电磁阀；

第一压力传感器检测到的压力大于1000帕斯卡并小于等于3000帕斯卡时，电控装置关闭低压电磁阀并开启高压电磁阀；

第一压力传感器检测到的压力大于等于0帕斯卡并小于等于1000帕斯卡时，电控装置关闭高压电磁阀并开启低压电磁阀；

所述高压气罐和低压气罐之间连接有通气管，通气管上串联设有单向阀和气泵，气泵的出气方向朝向高压气罐；气泵与低压气罐之间的通气管上设有两位三通电磁阀，气泵的进气口通过两位三通电磁阀选择连通低压气罐或大气；单向阀的导通方向为由低压气罐指向高压气罐的方向。

2.根据权利要求1所述的呼吸机用气囊压力调节系统，其特征在于：所述电控装置连接有声光报警器、第二压力传感器和第三压力传感器；第二压力传感器设置在低压气罐中，第三压力传感器设置在高压气罐中。

3.根据权利要求2所述的呼吸机用气囊压力调节系统，其特征在于：高压气罐上设有高压罐用手动泄压阀，低压气罐上设有低压罐用手动泄压阀。

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