CN111330123A - 一种具有咳痰、震荡功能的呼吸机系统 - Google Patents

一种具有咳痰、震荡功能的呼吸机系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有咳痰、震荡功能的呼吸机系统，包括设置在呼吸机上的压力或流量发生器、至少一个位于呼吸机气道管路上的传感器和中央处理器装置；所述压力或流量发生器与所述中央处理器装置连接；每一所述传感器均与所述中央处理器装置连接；所述中央处理器装置能够借助于所述压力或流量发生器和每一所述传感器，将用于治疗病患对象疾病的呼吸气体以一定的压力特性或一定的体积特性下递送到病患对象的气道中，用以治疗病患对象的疾病，本发明提供的呼吸机系统，能够将呼吸和咳痰集成到一台设备，能大大提高咳痰的治疗效果。

Description

一种具有咳痰、震荡功能的呼吸机系统
技术领域
本发明属于医疗卫生技术领域，尤其涉及一种具有咳痰、震荡功能的呼吸机系统。
背景技术
对于使用上了呼吸机的病人，特别是建立了人工气道之后，咳嗽反射减弱，或因肺功能严重衰退，呼吸肌无力等，大多不能自主排痰，极易造成分泌物滞留而堵塞气道使肺部感染加重。因此，对机械通气的病人，需要定期进行人工排痰处理。
目前，临床上常用的是采用吸痰管吸痰，但是吸痰管吸痰这种侵入式的吸痰方式，由于局部的负压很高，加上导管的插入和移动，很容易对气道造成伤害或气道疤痕，同时，会中断病人的机械通气，同时痰液的清除也不是很彻底。
传统情况下呼吸机和排痰机分属两台设备：两台设备之间的协调性是很差。排痰机基本是在从属地位，利用很多传感器判断呼吸的工作状态，并在不是理想状态进行咳嗽操作，所以咳痰的效果并不是很理想。而一个有效的咳嗽分为吸气和咳气两个步骤，多次连续的咳嗽组成一个治疗周期。此时排痰机只负责咳气阶段，排痰机只能将呼气的气流速度放大，让气流将病患的分泌物带出体外。在此情况下吸气和咳气两个步骤分属两台设备控制的弊端就十分明显。
例如：理想咳嗽的前一个动作应该是深吸气，但是呼吸机只是平顺工作，且即使有深吸气动作排痰机也极难提前捕捉并用于咳嗽。没有深吸气，肺部积攒的能量就较弱，咳气的气流速度较低，相应的治疗效果也就很难令人满意了。
还有一种情况：单次咳气只是把分泌物向外位移了一段，一般情况下呼吸机的吸气气流会把分泌物重新吹回肺内，为了最终的有效排痰，此时应该用较小的气流轻吸气缓慢将肺部充满，利用咳气将分泌物带出，如果不行再次轻吸气，咳气。反复多次以达到更好的效果。
单独使用咳痰机：咳痰机具有向病患肺部充气的能力，例如：Cough Assist E70，这样的设备存在两种缺陷，一、设备的气源(风机)只有一个，吸气和呼气功能只是将气道在风机的吸气口和排气口之间通过阀门切换，这就带来呼出物二次污染和交叉感染的危险。二、呼吸机通过一系列的治疗过程，带来的一个效果就是让患者肺部的气泡处于膨起状态，更换设备会的间歇就有让气泡再次塌陷的可能，给病患带来损害。
发明内容
(一)要解决的技术问题
针对现有存在的技术问题，本发明提供一种具有咳痰震荡动能的呼吸机系统，能够将呼吸和咳痰集成到一台设备，能大大提高咳痰的治疗效果。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
一种具有咳痰、震荡功能的呼吸机系统，包括设置在呼吸机上的压力或流量发生器、至少一个位于呼吸机气道管路上的传感器和中央处理器装置；
所述压力或流量发生器与所述中央处理器装置连接；
每一所述传感器均与所述中央处理器装置连接；
所述中央处理器装置能够借助于所述压力或流量发生器和每一所述传感器，将用于治疗病患对象疾病的呼吸气体以一定的压力特性或一定的体积特性下递送到病患对象的气道中，用以治疗病患对象的疾病。
优选地，所述压力或流量发生器能够生产用于递送到病患对象气道的呼吸气体的附加压力和气流；
每一所述传感器用于检测呼吸气体的一个或多个气体参数相关的参数信息；
所述中央处理器装置能够控制所述压力或流量发生器生成呼吸气体所述的加压流；
每一所述传感器均能够将检测到的实时参数信息发送给所述中央处理器装置。
优选地，所述中央处理器装置内设：呼吸治疗程序模块、咳痰程序模块和震荡脉冲程序模块；
所述呼吸治疗程序模块内设有正压力支持基准治疗方案；
所述呼吸治疗程序模块能够基于所述实时参数信息和正压力支持基准治疗方案控制所述压力或流量发生器以生成呼吸气体的加压流。
优选地，所述咳痰程序模块内设有正负压力交替的咳嗽治疗方案；
所述咳痰程序模块能够基于所述实时参数信息和正负压力交替的咳嗽治疗方案，保证病患气道产生咳嗽气流。
优选地，所述震荡脉冲程序模块内设有肺内震荡通气治疗方案；
所述震荡脉冲程序模块控制所述压力或流量发生器，以在正压力支持基准治疗期间，或咳嗽期间将肺内震荡通气治疗方案应用到呼吸气体的加压流中，以形成震荡脉冲呼吸气体流。
优选地，所述中央处理器装置还内设有警报程序模块；
所述警报程序模块能够对实时参数信息趋近或超过预期设定的目标数值，做出相应等级的警报。
优选地，还包括工作参数存储器；
所述工作参数存储器与所述中央处理器装置连接；
所述中央处理器装置能够根基设置设置于所述工作参数存储器中的工作参数进行控制所述压力或流量发生器的工作。
优选地，还包括用户界面装置；
所述用户界面装置与所述中央处理器装置连接。
优选地，所述用户界面装置包括：键盘、按钮、旋钮、开关、控制杆、显示屏、触摸屏、麦克风、扬声器、指示灯、可听警报、打印机、触觉反馈设备中的一个或多个。
优选地，所述工作参数存储器中存储的工作参数至少包括：时间参数、呼吸气体参数，警报参数、用户设置参数。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：本发明提供的一种具有咳痰、震荡功能的呼吸机系统，其能够将呼吸和咳痰集成到一台设备，并为咳嗽单独设计几种咳痰的呼吸模式，能大大提高咳痰的治疗效果。
人肺包括一个用于清洗黏液的天然机构。人肺具有在大约18Hz下振动的蛔小清洗纤毛。在该频率下，黏液具有从粘稠的到流动的到较稀的分泌物的一个显著相变。因此，纤毛进行工作通过使黏液相变而更加易于流动，从而使黏液松散。一旦黏液变得更加易于流动，就可以更容易地排出。
肺内震荡通气己经被用于支持患者的分泌物流动。震荡通气典型地将具有高频(2至20Hz)的较低幅度的气体连发与具有典型呼吸率的治疗吸气和呼气气流一起递送到肺部。这导致对肺部的内部震荡，所述内部震荡打开气道并且改善黏液清除。本设备集成的震荡模块可以实现上述功能，且与呼吸模块，排痰模块由同一处理器控制。能有效协工作，通过多种传感器检测的反馈信号及时调整，达到更好的治疗效果。
附图说明
图1为本发明一种具有咳痰、震荡功能的呼吸机系统的结构示意图；
图2为本发明一种具有咳痰、震荡功能的呼吸机系统工作中的压力流量示意图；
图3为本发明一种具有咳痰、震荡功能的呼吸机系统工作中的压力流量示意图；
图4为本发明一种具有咳痰、震荡功能的呼吸机系统工作中的压力流量示意图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
如图1所示：本实施公开了一种具有咳痰、震荡功能的呼吸机系统，包括设置在呼吸机上的压力或流量发生器、至少一个位于呼吸机气道管路上的传感器和中央处理器装置。
这里所述的中央处理器装置可以与呼吸机制为一体，或单独设置一个终端。
详细地，所述压力或流量发生器与所述中央处理器装置连接。
每一所述传感器均与所述中央处理器装置连接。
所述中央处理器装置能够借助于所述压力或流量发生器和每一所述传感器，将用于治疗病患对象疾病的呼吸气体以一定的压力特性或一定的体积特性下递送到病患对象的气道中，用以治疗病患对象的疾病。
本实施例中所述压力或流量发生器能够生产用于递送到病患对象气道的呼吸气体的附加压力和气流。
每一所述传感器用于检测呼吸气体的一个或多个气体参数相关的参数信息。
所述中央处理器装置能够控制所述压力或流量发生器生成呼吸气体所述的加压流。
每一所述传感器均能够将检测到的实时参数信息发送给所述中央处理器装置。
本实施例中所述中央处理器装置内设：呼吸治疗程序模块、咳痰程序模块和震荡脉冲程序模块。
所述呼吸治疗程序模块内设有正压力支持基准治疗方案。
所述呼吸治疗程序模块能够基于所述实时参数信息和正压力支持基准治疗方案控制所述压力或流量发生器以生成呼吸气体的加压流。
本实施中所述咳痰程序模块内设有正负压力交替的咳嗽治疗方案。
所述咳痰程序模块能够基于所述实时参数信息和正负压力交替的咳嗽治疗方案，保证病患气道产生咳嗽气流。
本实施例中所述震荡脉冲程序模块内设有肺内震荡通气治疗方案。
所述震荡脉冲程序模块控制所述压力或流量发生器，以在正压力支持基准治疗期间，或咳嗽期间将肺内震荡通气治疗方案应用到呼吸气体的加压流中，以形成震荡脉冲呼吸气体流。
本实施例中所述中央处理器装置还内设有警报程序模块。
所述警报程序模块能够对实时参数信息趋近或超过预期设定的目标数值，做出相应等级的警报。
本实施例中还包括工作参数存储器。
所述工作参数存储器与所述中央处理器装置连接。
所述中央处理器装置能够根基设置设置于所述工作参数存储器中的工作参数进行控制所述压力或流量发生器的工作。
本实施例中还包括用户界面装置。
所述用户界面装置与所述中央处理器装置连接。
本实施例中所述用户界面装置包括：键盘、按钮、旋钮、开关、控制杆、显示屏、触摸屏、麦克风、扬声器、指示灯、可听警报、打印机、触觉反馈设备中的一个或多个。
本实施例中所述工作参数存储器中存储的工作参数至少包括：时间参数、呼吸气体参数，警报参数、用户设置参数。
图1示意性地图示了通气治疗系统，通气治疗系统控制压力或流量发生器，以呼吸气体的加压流的形式提供压力支持治疗，所述呼吸气体的加压流被递送到对象的气道。
这里所述的通气治疗系统为本发明提供的具有咳痰、震荡功能的呼吸机治疗系统。
通气治疗系统自动控制能呼吸气体的加压流。
所述系统可以自动控制对象、病患在通气治疗期间的充气程度。
所属系统通气治疗期间的设定点和警报设定在应用过程期间，自动调节设定点(例如吸气压力、潮气量)对应的警报设定参数。
压力或流量发生器生成用于递送到所述对象的气道的呼吸气体的附加压力的气流，压力或流量发生器可以控制一个或多个参数(例如流速、流向、压力(包括低于大气压的压力)、体积、温度、气体成分等)以用于治疗目的和/或用于其他目的。
例如，通过控制气流的压力水平、将压力震荡波应用于对象、病患的气道。通过控制正压与负压(低于大气压)的交替控制、完成咳嗽治疗的效果。
压力或流量发生器接收来自气体源(例如环境大气)的气流，并且提高或降低(低于大气压)用于递送到患者气道的该气体的压力。压力或流量发生器是能够提高或降低接收到的气体的压力以用于患者的任何设备，例如泵、故鼓风机、压缩空气或者氧气罐、活塞或风箱。压力或流量发生器可以包括用于气体的压力/流量的一个或多个阀。
所述一个或多个阀可以选择性的控制压力或流量发生器与对象、病患接口器具之间的流量、流向。所述一个或多个阀可以包括串联和/或并联的一个或多个阀。阀和/或适合于用作一个或多个阀的其他压力调节设备，包括但不限于如例：旋塞阀、球阀、止回阀、蝶形阀、电磁线圈驱动阀和/或其他压力调节设备。可以由电磁方式、气动方式、电机、等来控制以上提到的压力调节设备。
连接管路、接口器具将呼吸气体的加压流递送到对象、病患的气道。这样连接管路可以是长度灵活的软管、或其他能连接压力或流量发生器的导管。
接口，接口器具将连接管路与对象、病患合理、有效的连接。接口器具具体形式包括但不限于例如鼻套管、鼻罩、鼻/口罩、全面罩、全罩式面罩、气管导管或其他器具。
一个或多个传感器将传达与通气治疗系统内的气体的一个或多个参数相关的信息的输出信号。通气治疗系统内的气体的一个或多个参数可以包括呼吸气体的加压相关气体参数、与对象、患者呼吸相关的呼吸参数和/或其他参数，传感器可以包括直接测量这些参数的一个或多个传感器，传感器也可以包括间接生成一个或多个参数相关的输出信号。
处理器提供通气治疗系统的信息处理能力，处理器可以包括以下中的一个或多个：数字处理器、模式处理器、设计用来处理信息的数字电路、设计用来处理信息的模拟电路、用于以电子的方式处理信息的其他机构。图1所示的处理器仅为说明目的，在具体实施中处理器可以包括多个处理单元，这些处理单元可以协调工作为通气治疗系统服务。
如图1所示，中央处理器装置运行一个或多个计算机程序模块，一个或多个计算机程序模块可以包括一下中的一个或多个：呼吸治疗模块、咳痰模块、震荡脉冲模块、报警模块和/或其他模块。处理器通过软件；硬件；固件或其他特定组合，和/或其他机构来运行处理器的相应模块功能。
呼吸治疗程序模块，根据基准通气治疗方案来控制压力或流量发生器生成呼吸气体的加压流。在实际操作中，用户(例如对象、病患，医生，护理者)可以经由用户界面或其他方法来配置系统。呼吸治疗模块基于来自传感器的输出信号相关的信息、由用户输入到用户界面的信息，设备的特性信息或其他信息来控制压力或流量发生器。
具体实施中，通气治疗模块可以根据通气模式来控制压力或流量发生器，生成呼吸气体的加压流。通气模式可以包括压力控制通气(PCV)、压力支持通气(PS)、体积控制通气(VCV)、经压力调节的体积控制(PRVC)、持续气道正压通气(CPAP)、同步间歇指令通气(SIMV)和/或其他通气模式。
震荡脉冲程序模块，根据治疗方案通过控制压力或流量发生器的气源、阀等向对象、病患的气道按一定频率增加一定的气体体积或减少一定的气体体积，从而使得气道中产生一定频率的压力震荡脉冲。压力震荡脉冲通常以叠加在呼吸治疗模式或排痰模式中正压力相的形式体现。
在一些通气治疗模式过程中与震荡脉冲模块协同工作。例如：压力控制通气模式(PCV)下的肺内震荡叩击通气治疗模式见图2。震荡脉冲模块可以在吸气相和呼气相同时叠加，也可单独与吸气相或呼气相叠加。用户通过可以经由用户界面或其他方法来配置震荡脉冲的特性。例如震荡脉冲或可在一定范围内(例如2-20Hz但不限于此范围)调整，相应震荡脉冲的震动幅度也可以在一定范围内(例如1-10cmH2O但不限于此范围)调整。
咳痰程序模块，通过控制压力或流量发生器，利用气源产生正压加压流和负压加压流，经过阀或其他结构完成气流方向的切换，形成正压力的吸气相和负压力的吸气相模式。例如：采用低流量高压力吸气相加高流量短时间的呼吸相可以有效的排出对象、病患肺部的痰液。见图3。本专利描述一些特意为咳痰通气设计了一些呼吸模式：
深吸重咳(见图3)：供气单元向肺部缓慢供入一个较大的吸气量，屏气让肺部稳定。迅速切换到咳气通道并同时在排气通道添加一个负压，让肺部气体快速排出带出分泌物。并在合适时间关闭排气通道，让肺部保持一个呼气末压力(PEEP)。从图3可见，本模式相比一般呼吸模式在吸气阶段提高了肺部的压力，并降低气流流速，且呼气阶段提高了峰值流速，使得咳嗽的治疗效果更好。
连续快速咳嗽(见图4)：在某些情况下，一次咳嗽气流并不能将分泌物带出体外，只是让痰液外移了一段距离，此时就需要短促的多次咳嗽。供气单元向肺部缓慢供入一个较大的吸气量，屏气让肺部稳定。迅速切换到咳痰通道并同时在排气通道添加一个负压，在肺部还存在较大的压力情况下关闭排气通道，再次向肺部供入一个小气流，缓慢让肺部充满，同时避免快速气流将分泌物冲回肺部深处。反复几次让肺部深处的分泌物排出体外。
例如在某些条件下，震荡通气模式与咳痰通气模式联合使用，通气模式下的震荡叩击通气治疗模式若干个周期后，将病患肺部痰液震动松脱，提高痰液的流动性。更替为附加震荡叩击效果的咳痰通气模式，提高普通咳痰的效果。
警报程序模块，获得针对一个或多个气体呼吸参数的过度充气限制警报水平，并且基于获得的过度充气限制警报水平来检测警报事件。过度充气限制水平可以包括以下中的一个或多个：平均气压压力水平、中值气道压力水平、潮气量、氧浓度、和/或其他气体和/或呼吸参数的水平。
用户界面装置，提供通气治疗系统与用户之间的接口，用户可以通过所述接口向通气治疗系统提供信息并从所述系统接收信息。适合于包括在用户界面中的接口设备例如：键盘、按钮、旋钮、开关、控制杆、显示屏、触摸屏、麦克风、扬声器、指示灯、可听警报、打印机、触觉反馈设备或其他设备。用户界面可以通过硬连接线或无线的通讯方式与系统连接。
工作参数存储器，记录系统工作过程中的相应参数。包括但不限于，时间、呼吸气体参数，警报参数、用户设置参数等。工作参数以电子的方式存储，可以记录在内置的存储器中也可通过端口(例如USB、无线信号收发器)由外部存储器记录。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有咳痰、震荡功能的呼吸机系统，其特征在于，包括设置在呼吸机上的压力或流量发生器、至少一个位于呼吸机气道管路上的传感器和中央处理器装置；
所述压力或流量发生器与所述中央处理器装置连接；
每一所述传感器均与所述中央处理器装置连接；
所述中央处理器装置能够借助于所述压力或流量发生器和每一所述传感器，将用于治疗病患对象疾病的呼吸气体以一定的压力特性或一定的体积特性下递送到病患对象的气道中，用以治疗病患对象的疾病。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述压力或流量发生器能够生产用于递送到病患对象气道的呼吸气体的附加压力和气流；
每一所述传感器用于检测呼吸气体的一个或多个气体参数相关的参数信息；
所述中央处理器装置能够控制所述压力或流量发生器生成呼吸气体所述的加压流；
每一所述传感器均能够将检测到的实时参数信息发送给所述中央处理器装置。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，
所述中央处理器装置内设：呼吸治疗程序模块、咳痰程序模块和震荡脉冲程序模块；
所述呼吸治疗程序模块内设有正压力支持基准治疗方案；
所述呼吸治疗程序模块能够基于所述实时参数信息和正压力支持基准治疗方案控制所述压力或流量发生器以生成呼吸气体的加压流。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，
所述咳痰程序模块内设有正负压力交替的咳嗽治疗方案；
所述咳痰程序模块能够基于所述实时参数信息和正负压力交替的咳嗽治疗方案，保证病患气道产生咳嗽气流。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，
所述震荡脉冲程序模块内设有肺内震荡通气治疗方案；
所述震荡脉冲程序模块控制所述压力或流量发生器，以在正压力支持基准治疗期间，或咳嗽期间将肺内震荡通气治疗方案应用到呼吸气体的加压流中，以形成震荡脉冲呼吸气体流。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，
所述中央处理器装置还内设有警报程序模块；
所述警报程序模块能够对实时参数信息趋近或超过预期设定的目标数值，做出相应等级的警报。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，
还包括工作参数存储器；
所述工作参数存储器与所述中央处理器装置连接；
所述中央处理器装置能够根基设置设置于所述工作参数存储器中的工作参数进行控制所述压力或流量发生器的工作。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，
还包括用户界面装置；
所述用户界面装置与所述中央处理器装置连接。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，
所述用户界面装置包括：键盘、按钮、旋钮、开关、控制杆、显示屏、触摸屏、麦克风、扬声器、指示灯、可听警报、打印机、触觉反馈设备中的一个或多个。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，
所述工作参数存储器中存储的工作参数至少包括：时间参数、呼吸气体参数，警报参数、用户设置参数。
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