CN113730222B - 穿戴式高频振荡排痰系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种穿戴式高频振荡排痰系统，包括：可穿戴上衣，以及设置于所述上衣内部或外部的气囊和控制部；其中，所述控制部包括至少一组气体提供组件，所述气体提供组件包括一个选通开关和至少两个气泵，所述至少两个气泵分别与所述选通开关的输入端相连；所述选通开关的输出端和所述气囊通过设置在所述气囊的接口相连。本申请提供的穿戴式高频振荡排痰系统，其结构简单，使用方便，能提升患者的依从性，更有利于达到排痰治疗的目的。

Description

穿戴式高频振荡排痰系统

技术领域

本申请涉及医疗用品技术领域，特别是涉及一种穿戴式高频振荡排痰系统。

背景技术

咳痰是呼吸系统疾病的重要症状。痰的主要来源是气管、支气管腺体和杯状细胞的分泌物。在正常情况下，呼吸道的腺体不断有小量分泌物排出，形成一层薄的粘液层，保持呼吸道的湿润，并能吸附吸入的尘埃、细菌等微生物，借助于柱状上皮纤毛的摆动，将其排向喉头，随咳嗽咳出，或被咽下，所以一般不感觉有痰。在呼吸道的反复感染、异物、过热过冷的空气、刺激性气体、香烟或过敏因素的刺激下，支气管分泌大量痰液。这些大量痰液需要及时排出，以减轻临床症状和避免因痰窒息导致的悲剧发生。

现有技术中有多种排痰机，例如：负压面罩排痰机、机械性的吸气-呼气机、配备排痰主机和充气背心的排痰装置等。

然而上述排痰设备结构复杂，使用不便。以配备排痰主机和充气背心的排痰装置为例，在患者治疗过程中，必须身穿充气背心，通过2根风管与排痰主机连接，排痰主机难移动、治疗过程患者需保持同一姿态；患者需要上厕所时必须暂停，脱掉充气背心，后续还需要穿戴，不能一次性完成治疗。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种穿戴式高频振荡排痰系统，其结构简单，使用方便，能提升患者的依从性，更有利于达到排痰治疗的目的。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种穿戴式高频振荡排痰系统，包括：

可穿戴上衣，以及设置于所述上衣内部或外部的气囊和控制部；其中，所述控制部包括至少一组气体提供组件，所述气体提供组件包括一个选通开关和至少两个气泵，所述至少两个气泵分别与所述选通开关的输入端相连；所述选通开关的输出端和所述气囊通过设置在所述气囊的接口相连。

其中，所述气囊包括至少两个相隔离的气腔，每个所述气腔包括分别位于前后的两个相连通的腔室；

其中，所述气体提供组件的组数、所述接口的个数、以及所述气腔的个数相等，每个所述气腔对应一个所述接口、一个所述气体提供组件；

每个所述选通开关具有一个所述输出端，每个所述选通开关的输入端的个数与所述气泵的个数相等，每个所述气泵与各个所述选通开关的输入端相连，各个所述气体提供组件共用多个所述气泵。

其中，所述气腔有四个，包括位于上方的两个气腔和位于下方的两个气腔，四个所述气腔分别作用于肺的左上部、左下部、右上部、右下部；所述选通开关包括开关电磁阀。

其中，所述穿戴式高频振荡排痰系统还包括金属盒，设置于所述可穿戴上衣外部，所述选通开关和气泵设置于所述金属盒内。

其中，所述控制部还包括：

电路板，位于所述金属盒内，与所述气泵和所述选通开关电连接，用于控制所述气泵和所述选通开关的工作状态；

控制器，位于所述金属盒外，与所述电路板通信连接，用于接收所述电路板的数据并向所述电路板发送指令以控制所述电路板，一个所述控制器只与一个所述电路板通信连接。

其中，所述控制器包括显示屏和射频收发模块，所述显示屏用于显示工作参数，所述射频收发模块和所述电路板通信连接。

其中，所述金属盒设置于所述上衣的后部外侧，所述控制器设置于所述上衣的前部外侧。

其中，所述金属盒内设有可拆卸电池，用于为所述控制部供电。

其中，所述上衣至少有两层，所述气囊设置在所述两层之间。

其中，所述气泵和所述选通开关之间设有压力传感器，用于测量对应所述气囊内的压力。

区别于现有技术的情况，本申请的有益效果是：本申请提供一种穿戴式高频振荡排痰系统，将气囊和控制部都集成在可穿戴上衣上(具体位于上衣内部或外部)，使该装置结构简单、使用方便，更能提升患者的依从性。

同时，利用至少两个气泵的充气、吸气调整输出高频振荡动作，通过气囊的振荡带动胸壁高频振荡，振荡频率和人体肺部频率达到共振，呼吸道的振荡被放大，在人体呼吸气道内形成来回快速高频振颤移动的小容积气体，其与呼吸道粘膜上的痰液形成剪切力从而松动痰液，降低痰液粘稠度，促进痰液从支气管向主气管移动。高频振荡的胸壁模拟了咳嗽引起的胸壁振荡动作，使呼气道粘膜表面粘液和代谢物松弛和液化，使其变小变松而脱落，胸壁振动时刺激气道璧纤毛摆动，痰液从支气管移动到主气管后，通过咳嗽或吸引将其排出体外，从而达到排痰治疗效果，提升患者康复效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1为本实施方式所提供的一种穿戴式高频振荡排痰系统的控制部的结构示意图；

图2为本实施方式所提供的一种可穿戴上衣的前部外侧的结构示意图；

图3为本实施方式所提供的一种可穿戴上衣的后部外侧的结构示意图；

图4为本实施方式所提供的一种可穿戴上衣的前部内侧的结构示意图；

图5为本实施方式所提供的一种可穿戴上衣的后部内侧的结构示意图；

图6为本实施方式所提供的一种控制器的结构示意图。

附图标记说明：

1、挡板；2、气泵；3、选通开关；31、输入端；32、输出端；4、接口；5、压力传感器；6、上衣；7、金属盒；8、控制器；9、卡扣；10、消声罐；

A、B、C、D、E、F、G、H：腔室。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的另一个元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中另一个元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图5。本申请实施方式提供的穿戴式高频振荡排痰系统，包括可穿戴上衣6，以及设置于上衣6内部或外部的气囊和控制部。其中，控制部包括至少一组气体提供组件。气体提供组件包括一个选通开关3和至少两个气泵2。至少两个气泵2分别与选通开关3的输入端31相连。选通开关3的输出端32和气囊通过设置在气囊的接口4相连。

本申请提供一种穿戴式高频振荡排痰系统，将气囊和控制部都集成在可穿戴上衣6上(具体位于上衣6内部或外部)，使该装置结构简单、使用方便，更能提升患者的依从性。

同时，利用至少两个气泵2的充气、吸气调整输出高频振荡动作，通过气囊的振荡带动胸壁高频振荡，振荡频率和人体肺部频率达到共振，呼吸道的振荡被放大，在人体呼吸气道内形成来回快速高频振颤移动的小容积气体，其与呼吸道粘膜上的痰液形成剪切力从而松动痰液，降低痰液粘稠度，促进痰液从支气管向主气管移动。高频振荡的胸壁模拟了咳嗽引起的胸壁振荡动作，使呼气道粘膜表面粘液和代谢物松弛和液化，使其变小变松而脱落，胸壁振动时刺激气道璧纤毛摆动，痰液从支气管移动到主气管后，通过咳嗽或吸引将其排出体外，从而达到排痰治疗效果。

本申请提供的穿戴式高频振荡排痰系统与现有技术中配备排痰主机和充气背心的排痰装置形成区别，现有的排痰装置通过排痰主机内的风机进行充气、吸气，通过排痰主机内的气动脉冲发生器调整输出频率，而本申请的穿戴式高频振荡排痰系统通过可穿戴上衣6上的控制部的气泵2进行充气、吸气，通过气泵2以及和气泵2相连的选通开关3调整输出频率。

在本实施方式中，可穿戴上衣6可根据人体上身构造设计为背心式或马甲形态，方便穿戴。该背心可以前面设置锁扣或拉链，使背心贴合在人体前胸和后背。如图1和图4所示，气囊设有接口4，用于和选通开关3的输出端32相连。气囊包括至少两个相隔离的气腔，分别对应左肺和右肺。每个气腔包括分别位于前后的两个相连通的腔室，即每个气腔的两个腔室分别位于人体的前胸和后背，从而对一个气腔进行充气、吸气时，可以同时对人体的前胸和后背输出高频振荡动作，从而达到更好的排痰效果。

具体的，气体提供组件的组数、接口4的个数、以及气腔的个数相等，每个气腔对应一个接口、一个气体提供组件。每个选通开关3具有一个输出端32，每个选通开关3的输入端31的个数与气泵2的个数相等，每个气泵2与各个选通开关3的输入端31相连，各个气体提供组件共用多个气泵2。通过多个气泵2以及特殊的气路连接方式，以设定的方式充气、吸气与多个选通开关3的协调动作，能够产生高频振荡动作。

在一个优选的实施方式中，气腔有四个，包括位于上方的两个气腔和位于下方的两个气腔，四个气腔分别作用于肺的左上部、左下部、右上部、右下部。如图4所示，腔室A、B、C、D位于背心的前部，作用于人体的前胸，腔室A、B位于上方，腔室C、D位于下方。如图5所示，腔室E、F、G、H位于背心的后部，作用于人体的后背，腔室E、F位于上方，腔室G、H位于下方。腔室A、E为相连通的气腔，作用于肺的左上部；腔室B、F为相连通的气腔，作用于肺的右上部；腔室C、G为相连通的气腔，作用于肺的左下部；腔室D、H为相连通的气腔，作用于肺的右下部。腔室A、E的连通部和腔室C、G的连通部位于图4的右侧、图5的左侧，腔室B、F的连通部和腔室D、H的连通部位于图4的左侧、图5的右侧。

在其他实施方式中，气腔的个数可以为六个或者其他数量，本申请对此不做唯一的限定。当气腔个数增多时，每个气腔的体积就减小了，这样对气泵2的充气、吸气能力要求可相应减小，也能减小所需气泵2的体积，方便集成在后文所述的金属盒7里。每个气腔可以被单独控制，实现不同的工作状态。每个选通开关3也可以被单独控制，实现各气腔不同的工作状态。因此可以针对有痰液的肺部位置做精准治疗，可关闭无需振荡治疗的肺部位置对应的选通开关。

在一个具体的实施方式中，气泵2可以选用高风量气泵，风量达到50L/min。选通开关3可以选用开关式电磁阀。如图1所示，有四组气体提供组件，各个气体提供组件共用三个气泵2，有四个电磁阀，每个电磁阀有三个输入端31和一个输出端32，每个电磁阀的三个输入端31分别连接三个气泵2，每个电磁阀的输出端32通过对应的接口4与各气腔相连通。

当然，本申请实施方式对气泵2的数量不作限制，可以为两个、三个、四个、五个等，可以根据需要进行调整。电磁阀输入端31的个数需要与气泵2的数量保持一致。可以选用多个相同规格的气泵2，也可以选用多个不同规格的气泵2。每个气泵2可以连接一个消声罐10，用于消除气泵2充气、吸气的气体噪音。

如图3所示，在本实施方式中，穿戴式高频振荡排痰系统还包括设置于可穿戴上衣6外部的金属盒7。图3中的接口4被金属盒7挡住。选通开关3和气泵2设置于该金属盒7内。金属盒7可以设有透气孔，方便气泵2工作。除了透气孔的其他部分，金属盒7表面大致密封，从而可以降低电磁辐射和干扰，从而更好地保护使用该穿戴式高频振荡排痰系统的患者。该金属盒7可以采用轻质的钛合金组成，从而减轻质量，使患者穿戴省力。

在本实施方式中，控制部还可以包括电路板和控制器8。电路板位于金属盒7内，与气泵2和选通开关3电连接，用于控制气泵2和选通开关3的工作状态。控制器8位于金属盒7外，与电路板通信连接，用于接收电路板的数据并向电路板发送指令以控制电路板。控制器8可以通过控制电路板，从而改变气泵2和选通开关3的工作状态。

具体的，控制器8包括显示屏和射频收发模块，显示屏用于显示工作参数。该工作参数可以包括气泵2、选通开关3的工作参数。该显示屏可以为触控屏，可以直接在屏幕上点击以查看或修改工作参数。当然，控制器8还可以设有操作部，通过按压操作部来控制显示屏的显示内容，以及修改工作参数。操作部可以是多个按钮。

此外，射频收发模块和电路板通信连接。具体的，射频收发模块和电路板通过无线连接，协议匹配。更具体的，射频收发模块与电路板通过433MHz频段进行通讯。建立所述通信连接的过程可以为：在控制器8上输入唯一的产品识别码，然后进行配对绑定，绑定后不可更改，即控制器8和电路板是一一对应的，控制器8只能控制与其配对的电路板，即一个控制器只能控制一个金属盒7内的气泵2、选通开关3，不能控制其他金属盒。配对绑定后控制器8可以控制电路板，控制器8与电路板进行收据交换，显示当前工作状态、工作参数；调节工作状态和工作参数用于控制穿戴式高频振荡排痰系统工作。控制器8与电路板只需一次绑定，后续不需要再进行绑定。

在本实施方式中，金属盒7可以设置于上衣6的后部外侧。进一步的，金属盒7可以设置在后部外侧的中间位置，可以呈倒梯形结构，从而可以为穿戴该上衣6的患者省力，基于人体力学，有利于人体治疗时间穿戴。如图2所示，控制器8可以通过挂绳与上衣6相连，从而使控制器8能供患者手持；或者，控制器8可以设置在上衣6的前部外侧，从而可以便于患者观察显示屏，以及在控制器8上操作以修改气泵2和选通开关3的工作状态。

在一种具体的实施方式中，如图6所示，上衣6的前部外侧可以设有用于放置控制器8的支架。该支架包括位于下侧和左右两侧的至少三个挡板1。在需要使用控制器8时，将控制器8从该支架上侧抽出；当使用完控制器8后，将其从支架上侧往下放入支架，使控制器的下侧、左右两侧被挡板1限位，从而控制器8可以稳定放置在上衣6的前部外侧。

在本实施方式中，金属盒7内可以设有可拆卸电池，用于为控制部供电，具体是为电路板供电，从而可以使穿戴式高频振荡排痰系统使用方便，无需额外接充电线。当然，本穿戴式高频振荡排痰系统也可采取充电式设计，使用时与外部电源相连，或者使用可充电电池，在可充电电池电量不足时连接外部电源进行充电。

在本实施方式中，上衣6至少有两层，气囊设置在两层之间。如图4所示，两层上衣6可以通过多个卡扣9相连，从而可以使内部的气囊为可拆卸式，在需要清洗上衣6时，将卡扣9打开，取出气囊，可以保护气囊在上衣6清洗时不被破坏。

如图1所示，在本实施方式中，气泵2和选通开关3之间可以设有压力传感器5，用于测量对应气囊内的压力。具体的，多个压力传感器5相配合，可以实时测量各个气腔内的压力，并显示在控制器8的显示屏上。

本申请实施方式提供的穿戴式高频振荡排痰系统，通过控制多个气泵2独立工作，同时选通开关3配合调整输出振荡频率，具体的，通过多个气泵2组合充气、吸气(对空气施加正压、负压)产生振荡频率，通过调节气泵2的充气、吸气的速度改变气腔振荡的频率。

在一个具体的应用场景中，首先多个气泵2给各气腔充气，气腔内达到一定的压力后，通过多个气泵2协调配合，快速充气、吸气进行高频胸壁振荡频率的输出。多个气泵2的工作模式可以同步(即同时工作)，同时充气、同时吸气；也可以异步(即分部工作)，每个气泵2吸气或充气的状态不同步、不一致。即多个气泵2被单独控制，可以是同步、异步或同步异步相互协调、交叉地工作。多个气泵2可以使用相同流量的气泵2，也可以使用不同流量的气泵2。多个气泵2采用并联的方式连接到气路，多个气泵2可以同步同时对气腔充气/吸气，也可以异步同时对不同的气腔充气/吸气。通过多个气泵2间的协调工作实现临床应用模式。

在另一个具体的应用场景中，在金属盒7内装入电池，电路板处于通电状态。打开控制器8，与电路板通过433Mhz频段进行实时通讯，传递和交换数据。控制器8与电路板配对绑定后，患者将穿戴式高频振荡排痰系统穿在上身，穿戴好后通过控制器8设置治疗模式和治疗参数，设置好后启动，开始排痰治疗。

需要说明的是，在本说明书的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种穿戴式高频振荡排痰系统，其特征在于，包括：

可穿戴上衣，以及设置于所述上衣内部或外部的气囊和控制部；其中，所述控制部包括至少一组气体提供组件，所述气体提供组件包括一个选通开关和至少两个气泵，所述至少两个气泵分别与所述选通开关的输入端相连；所述选通开关的输出端和所述气囊通过设置在所述气囊的接口相连；

所述气囊包括至少两个相隔离的气腔，每个所述气腔包括分别位于前后的两个相连通的腔室；其中，所述气体提供组件的组数、所述接口的个数、以及所述气腔的个数相等，每个所述气腔对应一个所述接口、一个所述气体提供组件；每个所述气体提供组件的所述选通开关具有一个所述输出端，每个所述气体提供组件的所述选通开关的输入端的个数与所述气泵的个数相等，每个所述气泵与各个所述选通开关的输入端相连，各个所述气体提供组件共用多个所述气泵；

利用至少两个所述气泵的充气、吸气调整输出高频振荡动作，通过所述气囊的振荡带动胸壁高频振荡，振荡频率和人体肺部频率达到共振。

2.根据权利要求1所述的穿戴式高频振荡排痰系统，其特征在于，

所述气腔有四个，包括位于上方的两个气腔和位于下方的两个气腔，四个所述气腔分别作用于肺的左上部、左下部、右上部、右下部；所述选通开关包括开关电磁阀。

3.根据权利要求1所述的穿戴式高频振荡排痰系统，其特征在于，

所述穿戴式高频振荡排痰系统还包括金属盒，设置于所述可穿戴上衣外部，所述选通开关和气泵设置于所述金属盒内。

4.根据权利要求3所述的穿戴式高频振荡排痰系统，其特征在于，所述控制部还包括：

电路板，位于所述金属盒内，与所述气泵和所述选通开关电连接，用于控制所述气泵和所述选通开关的工作状态；

控制器，位于所述金属盒外，与所述电路板通信连接，用于接收所述电路板的数据并向所述电路板发送指令以控制所述电路板，一个所述控制器只与一个所述电路板通信连接。

5.根据权利要求4所述的穿戴式高频振荡排痰系统，其特征在于，所述控制器包括：

显示屏和射频收发模块，所述显示屏用于显示工作参数，所述射频收发模块和所述电路板通信连接。

6.根据权利要求4所述的穿戴式高频振荡排痰系统，其特征在于，

所述金属盒设置于所述上衣的后部外侧，所述控制器设置于所述上衣的前部外侧。

7.根据权利要求3所述的穿戴式高频振荡排痰系统，其特征在于，

所述金属盒内设有可拆卸电池，用于为所述控制部供电。

8.根据权利要求1所述的穿戴式高频振荡排痰系统，其特征在于，

所述上衣至少有两层，所述气囊设置在所述两层之间。

9.根据权利要求1所述的穿戴式高频振荡排痰系统，其特征在于，

所述气泵和所述选通开关之间设有压力传感器，用于测量对应所述气囊内的压力。