CN112915332A - 一种基于气动系统的多通路呼吸机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于气动系统的多通路呼吸机，包括：氧气过滤器、空气过滤器、控制器和N个呼吸结构；N为大于等于1的整数；每个呼吸结构具有吸气组件、呼气组件、呼吸组件和第一三通接口；吸气组件、呼气组件和呼吸组件通过第一三通接口相通；氧气过滤器和空气过滤器的输入端通过管道分别接入氧气源和空气源；氧气过滤器和空气过滤器的输出端分别接入吸气组件；每个呼吸结构的吸气组件、呼气组件和呼吸组件分别与控制器连接。本发明一台呼吸机的多个呼吸结构，为病人端提供了多条呼吸通路。多个呼吸结构单独工作互不影响，实现了使用一台呼吸机同时支持呼吸治疗多个病人，提高了呼吸机的使用效率，避免了疫情结束后，资源的浪费。

Description

一种基于气动系统的多通路呼吸机
技术领域
本发明属于医疗器械领域，特别涉及一种基于气动系统的多通路呼吸机。
背景技术
呼吸机是临床最重要且最常用的生命支持设备，主要用于辅助患者呼吸、促进氧合，为原发病治疗争取宝贵时间，在危重症病人救治和康复体系中居首要地位。
呼吸机的工作原理：呼吸机在吸气相时会产生正压，将气体压入到肺内，当压力上升到一定水平时，呼吸机会停止供气，呼气阀也会相继打开，依靠病人的胸廓和肺收缩，产生呼气。根据患者病情的需要，供气时可引入氧气源，向病人提供空氧混合气体。
目前呼吸机主要通过机体内涡轮风机或者机体外的空气压缩机进行供气。临床治疗过程中呼吸机需要单独使用，每台呼吸机在同一时间只能治疗一个病人。在新型冠状病毒肺炎、非典型性肺炎疫情以及重大疾病灾害等情况下，患者人数突然暴增，呼吸机需求量猛增，大量的患者由于得不到呼吸机救治而死亡，形成呼吸机一机难求的局面。而疫情结束后，生产过量的呼吸机闲置，造成了资源的极大浪费。
发明内容
鉴于一台呼吸机只能治疗一个病人，当患者人数暴增时，大量的患者得不到呼吸机救治，而当疫情结束后，生产过量的呼吸机闲置，造成资源浪费的问题，本发明主要目的在于解决一种至少部分解决上述技术问题，提供了一种基于气动系统的多通路呼吸机。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
本发明实施例提供一种基于气动系统的多通路呼吸机，包括：氧气过滤器、空气过滤器、控制器和N个呼吸结构；所述N为大于等于1的整数；
每个呼吸结构具有吸气组件、呼气组件、呼吸组件和第一三通接口；所述吸气组件、呼气组件和呼吸组件通过所述第一三通接口相通；
所述氧气过滤器和所述空气过滤器的输入端通过管道分别接入氧气源和空气源；所述氧气过滤器和所述空气过滤器的输出端分别接入所述吸气组件；
每个呼吸结构的所述吸气组件、呼气组件和呼吸组件分别与所述控制器连接。
进一步的，所述吸气组件，包括：氧气组件、空气组件、吸气管路和第二三通接口；所述吸气管路的输出末端与所述第一三通接口的第一端连通；
所述氧气组件、空气组件和吸气管路通过所述第二三通接口相通；
所述氧气组件包括：氧气管路、氧气调压阀、氧气流量比例阀和氧气流量传感器；所述氧气调压阀、氧气流量比例阀和氧气流量传感器沿管内氧气流向依次安装于所述氧气管路上；所述氧气管路的输出末端与所述第二三通接口的第一端连通；所述氧气管路的输入端与所述氧气过滤器输出端相通；
所述氧气调压阀、氧气流量比例阀和氧气流量传感器分别与所述控制器连接；
所述空气组件包括：空气管路、空气调压阀、空气流量比例阀和空气流量传感器；所述空气调压阀、空气流量比例阀和空气流量传感器沿管内空气流向依次安装于所述空气管路上；所述空气管路的输出末端与所述第二三通接口的第二端连通；所述空气管路的输入端与所述空气过滤器输出端相通；
所述吸气管路的输入端与所述第二三通接口的第三端连通；
所述空气调压阀、空气流量比例阀和空气流量传感器分别与所述控制器连接。
进一步的，所述呼气组件，包括：呼气管路、呼气流量传感器和呼气阀；所述呼气管路的输入端与所述第一三通接口的第二端连通；
所述呼气流量传感器和呼气阀沿管内气体流向依次安装于所述呼气管路；所述呼气管路的输出末端作为呼气口；
所述呼气流量传感器和呼气阀分别与所述控制器连接。
进一步的，所述呼吸组件，包括：呼吸管路、压力传感器和安全阀；所述呼吸管路的一端与所述第一三通接口的第三端连通，另一端用于呼吸；所述压力传感器和安全阀均安装于所述呼吸管路上；
所述压力传感器和安全阀分别与所述控制器连接。
进一步的，所述氧气源为高压氧气气源或者由墙壁氧系统构成的高压氧气气源。
进一步的，所述空气源为压缩空气气源或者由空压机构成的压缩空气气源。
进一步的，所述N个呼吸结构均具有唯一的ID。
进一步的，所述氧气过滤器输入端和所述氧气源之间的管路上安装有第一电磁阀；所述第一电磁阀与所述控制器连接。
进一步的，所述空气过滤器输入端和所述空气源之间的管路上安装有第二电磁阀；所述第二电磁阀与所述控制器连接。
进一步的，还包括：显示器；所述显示器与所述控制器连接；所述显示器用于设置通气参数和模式以及查看信息。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的一种基于气动系统的多通路呼吸机，使一台呼吸机拥有多个呼吸结构共用一套气源，为病人端提供了多条呼吸通路。多个呼吸结构单独工作互不影响，实现了使用一台呼吸机同时支持呼吸治疗多个病人，提高了呼吸机的使用效率，避免了疫情结束后，资源的浪费。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于气动系统的多通路呼吸机工作原理示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于气动系统的多通路呼吸机气路原理示意图。
附图中包括：氧气源1、氧气过滤器2、氧气调节阀3、氧气流量比例阀4、氧气流量传感器5、空气源6、空气过滤器7、空气调节阀8、空气流量比例阀9、空气流量传感器10、呼气阀11、呼气流量传感器12、压力传感器13、安全阀14。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统页面必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明提供了一种基于气动系统的多通路呼吸机，结合图1所示，包括：氧气过滤器2、空气过滤器7、控制器和N个呼吸结构；其中N为对等于1的整数。
每个呼气结构由吸气组件、呼气组件、呼吸组件和一个三通接口四者构成，吸气组件、呼气组件和呼吸组件通过一个三通接口相连通。
氧气过滤器2和空气过滤器7的输入端通过管道分别接入氧气源1和空气源6，分别为呼吸机提供氧气和空气。氧气过滤器2和空气过滤器7的输出端分别与每个呼吸结构的吸气组件通过管道连接。
每个呼吸结构的吸气组件、呼气组件和呼吸组件分别与控制器连接。
每个呼吸结构相同，医护人员可以根据病人的数量启用相应的呼吸结构数量，同时对应设置通气参数和通气模式，控制器按照医护人员设定的通气参数和通气模式经过计算后，向对应的呼吸结构发出工作信号，当对应呼吸结构接收到工作指令后，开启工作模式。另外，使用呼吸机时最少启用一个呼吸结构，通过有创正压通气或者无创正压通气，与相关器件连通供病人端呼吸使用。
上述吸气组件，包括：氧气组件、空气组件、吸气管路和第二个三通接口。吸气管路的输出末端与第一个三通接口第一端连通。
上述氧气组件，如图2所示，包括：氧气管路、氧气调压阀3、氧气流量比例阀4、氧气流量传感器5。氧气调压阀3、氧气流量比例阀4、氧气流量传感器5沿管内氧气流向依次安装在氧气管路上，氧气管路的输出末端与第二个三通接口第一端连通，氧气管路的输入端与氧气过滤器2的输出端连通，用于通入氧气。
氧气调压阀3、氧气流量比例阀4和氧气传感器5分别与控制器连接。
上述空气组件，如图2所示，包括：空气管路、空气调压阀8、空气流量比例阀9、空气流量传感器10，空气调压阀8、空气流量比例阀9、空气流量传感器10沿管内空气流向依次安装在空气管路上。空气管路的输出末端与第二个三通接口的第二端连通，空气管路的输入端与空气过滤器7输出端连通，用于通入空气。
吸气管路的输出端与第二个三通接口的第三端连通。
空气调压阀8、空气流量比例阀9和空气流量传感器10分别与控制器连接。
上述呼气组件，如图2所示，包括：呼气管路、呼气流量传感器12和呼气阀11，呼气管路的输入端与第一个三通接口的第二端连通。呼气流量传感器12和呼气阀11沿管内气体流向依次安装于呼气管路。呼气管路的输出末端作为呼气口，用于呼出废气。
呼气流量传感器12和呼气阀11分别与控制器连接。
上述呼吸组件，如图2所示，包括：呼吸管路、压力传感器13和安全阀14。呼吸管路的一端与第一个三通接口的第三端连通，另一端通过相关器件连通供病人端用于呼吸，压力传感器13和安全阀14均安装于呼吸管路上，压力传感器13和安全阀14分别与控制器连接。
在一实施例中，当呼吸管路的压力超过压力传感器13设定的压力值时，安全阀14自动关闭，保护病人安全，避免压力过大；当病人停止使用呼吸机超过2分钟后，控制器自动控制关闭对应安全阀14，再次启动只需要重新开启对应的呼吸结构。
当一个呼吸结构启动后，控制器按照医护人员设定的通气参数和通气模式经过计算后，向氧气组件中的氧气调压阀3和氧气流量比例阀4发出控制信号。氧气源1提供高压氧气，高压氧气经过氧气过滤器2对杂质进行过滤，而后氧气调压阀3根据设定的通气参数和模式对高压氧气进行减压，使压力满足后端氧气流量比例阀4需求。氧气流量比例阀4按照计算后的参数和模式调整阀门开度，氧气管路输出对应压力和流量的氧气。氧气流量比例阀4和氧气流量传感器5一起构成氧气流量闭环控制回路，氧气流量传感器5实时检测氧气流量并反馈信息到控制器。
空气组件与氧气组件类似，控制器按照医护人员操作显示器设定的通气参数和通气模式经过计算后，向呼吸结构中的空气调压阀8和空气流量比例阀8发出控制信号。空气源6提供高压空气，高压空气经过空气过滤器7对杂质进行过滤，而后空气调压阀8根据设定的通气参数和模式对高压空气进行减压，使压力满足后端空气流量比例阀9需求。空气流量比例阀9按照计算后的参数和模式调整阀门开度，空气管路输出对应压力和流量的空气。空气流量比例阀9和空气流量传感器10一起构成空气流量闭环控制回路，空气流量传感器10实时检测空气流量并发送信息到控制器。
病人吸气时，吸气组件中的氧气和空气经管路按照比例混合后向病人供气。如图2所示，管路上的压力传感器13实时监测反馈病人吸气和呼气时气道的压力，安全阀14在压力超过限制值时切断通气管路，保障患者安全。
氧气流量传感器5、空气流量传感器10和压力传感器13实时监测并采集氧气、空气的流量和管道内的压力信息，同时将采集的信息反馈到控制器，控制器根据医护人员设定信息和反馈的压力流量信息实时调整氧气流量比例阀4和空气流量比例阀9的阀门开度，实现设定通气参数和通气模式以及供给病人端氧气浓度的调节。
吸气结束后，病人进行呼气排气时，氧气流量比例阀4和空气流量比例阀9关闭，病人通过呼气组件排出肺内气体。安装在呼气管路上的呼气流量传感器12监测并采集呼气流量信息，同时将采集的信息反馈到控制器，控制器根据医护人员设定信息和反馈的呼气流量信息调整呼气阀11阀门开度，进而实现设定的呼气末端压力，防止肺泡塌陷。
以上为使用一个呼吸结构供一个病人端呼吸情况下的工作流程，当患者增加时，启用其他呼吸结构，工作流程同一个病人端情况相同。所有呼吸结构均由一个控制器控制，呼吸结构中的所有阀门均由控制器控制。其中控制器将传感器反馈的流量和压力信息，采用控制器内部的PID控制算法，对相应的阀门进行调节，实现呼吸机的压力控制、容积控制、压力支持等各种通气模式。各个呼吸结构采用各自设定的供气压力、潮气量、呼吸频率等参数进行通气，同时工作，互不影响，实现同一呼吸机下多病人的同时治疗。
当病人不再使用呼吸机后，与病人直接接触的相关器件按照一次性医疗废弃物销毁处理，其他部分需经过更换或严格的消毒后才能提供给下一个病人使用。
上述氧气源为医院现有的高压氧气气源例如氧气瓶内的可直接使用的高压氧气气源，或者是由医院墙壁氧系统构成的高压氧气气源，上述空气源为医院现有的压缩空气气源或者由空压机构成的压缩空气气源。本发明去除了常规呼吸机中的涡轮风机或空气压缩机，直接使用例如，医院现有的压缩空气气源，或者由空压机系统或单独空压机构成的压缩空气气源，作为高压空气气源，使呼吸机内部结构更为简洁，同时，增加了呼吸结构的可利用空间。
上述N个呼吸结构均有唯一的ID，在呼吸结构启动后，其所具有的器件也开始向控制器发送相关信息。信息包括，相关参数和所在呼吸结构的ID。本发明使得医护人员可以利用一台呼吸机同时使用多个的呼吸结构，根据不同病人的不同信息，设置相应的通气参数和通气模式，供不同病人端使用。在满足病人需求的同时减少了呼吸机的使用数量，减少了疫情结束后资源的浪费。
上述氧气过滤器2和氧气源1之间的管路上安装有第一个电磁阀(图中未示意)。第一个电磁阀与控制器连接，用于控制氧气源1的通断。上述空气过滤器7和空气源6之间的管路上安装有第二个电磁阀(图中未示意)，第二个电磁阀与控制器连接，，用于控制空气源6的通断。
在实施例中，当病人停止使用呼吸机时，控制器控制关闭相对的呼吸结构的安全阀14；当所有病人均停止使用时，控制器控制关闭所有的呼吸结构的安全阀14。为了避免呼吸机管道漏气等其他因素，呼吸机在无人使用后，控制器控制关闭电磁阀，考虑到要节约高压氧气，比如只关闭控制氧气通断的第一个电磁阀；或比如控制氧气和空气通断的两个电磁阀均关闭，本发明在此不做具体限定。
另外上述还包括：显示器(图中未示意)，显示器与控制器连接，显示器选用触摸屏显示器或按键显示器。医护人员使用显示器选择开启的呼吸结构数量与设置通气参数和通气模式，以及查看个传感器反馈到控制器的信息，以便于医护人员调整更适合病人的供气压力、潮气量、呼吸频率等参数。
本发明的一种基于气动系统的多通路呼吸机，与现有技术相比较的积极效果为，本发明一台呼吸机可以同时治疗多个病人，并且病人之间互不干扰，提高了一台呼吸机的使用效率，同时，可以根据病人数量选择和设置相应的呼吸结构，节约资源，避免疫情结束后资源的浪费。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于气动系统的多通路呼吸机，其特征在于，包括：氧气过滤器、空气过滤器、控制器和N个呼吸结构；所述N为大于等于1的整数；
每个呼吸结构具有吸气组件、呼气组件、呼吸组件和第一三通接口；所述吸气组件、呼气组件和呼吸组件通过所述第一三通接口相通；
所述氧气过滤器和所述空气过滤器的输入端通过管道分别接入氧气源和空气源；所述氧气过滤器和所述空气过滤器的输出端分别接入所述吸气组件；
每个呼吸结构的所述吸气组件、呼气组件和呼吸组件分别与所述控制器连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于气动系统的多通路呼吸机，其特征在于，所述吸气组件，包括：氧气组件、空气组件、吸气管路和第二三通接口；所述吸气管路的输出末端与所述第一三通接口的第一端连通；
所述氧气组件、空气组件和吸气管路通过所述第二三通接口相通；
所述氧气组件包括：氧气管路、氧气调压阀、氧气流量比例阀和氧气流量传感器；所述氧气调压阀、氧气流量比例阀和氧气流量传感器沿管内氧气流向依次安装于所述氧气管路上；所述氧气管路的输出末端与所述第二三通接口的第一端连通；所述氧气管路的输入端与所述氧气过滤器输出端相通；
所述氧气调压阀、氧气流量比例阀和氧气流量传感器分别与所述控制器连接；
所述空气组件包括：空气管路、空气调压阀、空气流量比例阀和空气流量传感器；所述空气调压阀、空气流量比例阀和空气流量传感器沿管内空气流向依次安装于所述空气管路上；所述空气管路的输出末端与所述第二三通接口的第二端连通；所述空气管路的输入端与所述空气过滤器输出端相通；
所述吸气管路的输入端与所述第二三通接口的第三端连通；
所述空气调压阀、空气流量比例阀和空气流量传感器分别与所述控制器连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于气动系统的多通路呼吸机，其特征在于，所述呼气组件，包括：呼气管路、呼气流量传感器和呼气阀；所述呼气管路的输入端与所述第一三通接口的第二端连通；
所述呼气流量传感器和呼气阀沿管内气体流向依次安装于所述呼气管路；所述呼气管路的输出末端作为呼气口；
所述呼气流量传感器和呼气阀分别与所述控制器连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于气动系统的多通路呼吸机，其特征在于，所述呼吸组件，包括：呼吸管路、压力传感器和安全阀；所述呼吸管路的一端与所述第一三通接口的第三端连通，另一端用于呼吸；所述压力传感器和安全阀均安装于所述呼吸管路上；
所述压力传感器和安全阀分别与所述控制器连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于气动系统的多通路呼吸机，其特征在于：所述氧气源为高压氧气气源或者由墙壁氧系统构成的高压氧气气源。
6.根据权利要求1所述的一种基于气动系统的多通路呼吸机，其特征在于：所述空气源为压缩空气气源或者由空压机构成的压缩空气气源。
7.根据权利要求1所述的一种基于气动系统的多通路呼吸机，其特征在于：所述N个呼吸结构均具有唯一的ID。
8.根据权利要求1所述的一种基于气动系统的多通路呼吸机，其特征在于：所述氧气过滤器输入端和所述氧气源之间的管路上安装有第一电磁阀；所述第一电磁阀与所述控制器连接。
9.根据权利要求1所述的一种基于气动系统的多通路呼吸机，其特征在于：所述空气过滤器输入端和所述空气源之间的管路上安装有第二电磁阀；所述第二电磁阀与所述控制器连接。
10.根据权利要求1所述的一种基于气动系统的多通路呼吸机，其特征在于：还包括：显示器；所述显示器与所述控制器连接；所述显示器用于设置通气参数和模式以及查看信息。
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