CN114849003A - 一种呼吸机用人工气道气囊压力调节系统及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种呼吸机用人工气道气囊压力调节系统及其使用方法，属于医疗器械技术领域。当气源采用对呼吸机内的原始气泵及管路改造后供气时，本呼吸机用人工气道气囊压力调节系统包括呼吸机内部部分和呼吸机外部部分，呼吸机内部部分为气源、充气管、流量控制阀、压力传感器、呼气正压阀、安全阀和流量传感器；呼吸机外部部分包括软管、气囊和排气管。本发明在提供患者的呼吸用的气体的基础上，能够时实检测并反馈人工气道气囊的工作状态，通过维持本系统气路处于持续稳定的正压状态避免机械通气等因素造成气囊内形成波动形压力所带来的漏气与压伤患者气管的风险。

Description

一种呼吸机用人工气道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，具体涉及一种呼吸机用人工气道气囊压力调节系统及其使用方法。
背景技术
在现代临床医学中，有创机械通气作为一项能人工辅助或替代自主呼吸功能的有效手段，已普遍用于各种原因所致的中重度呼吸衰竭、大手术期间的麻醉呼吸管理、呼吸支持治疗和急救复苏中，在现代医学领域内占有十分重要的位置；有创机械通气主要由呼吸机、呼吸机管道、人工气道组成，呼吸机既具备完成给患者通气的功能，又具备完成多维度监测和报警的功能，是一种挽救及延长病人生命的至关重要的医疗设备。与此同时，有创机械通气必须借助人工气道完成呼吸机与患者的连接，人工气道的管理是安全机械通气的重要组成部分，人工气道气囊管理又是人工气道管理的重点难点。
人工气道气囊管理的重点是气囊内压的管理，压力过大会造成气囊对气管粘膜压迫损伤，压力过小会造成气囊密封作用下降导致漏气以及反流误吸。临床很多情况会造成气囊内压力处于波动状态，特别是机械通气时随患者呼吸波动的气管内正压的影响，如图1～图2所示，患者吸气气管内压力增加，气压压迫气囊的近肺一端，导致气囊内压增大，增加气管粘膜受压风险；患者呼气时气管内压力减小，气囊的近肺端面受到的压迫减小，导致气囊内压减小，容易导致气囊外壁与患者气管壁之间出现缝隙，产生漏气和反流误吸。波动性压力增加粘膜损伤、漏气、反流误吸的发生机率。此外，某一固定的气囊内压力不能应对气囊外界条件的变化，亦会增加上述风险。
现有的手持式气囊压力监测表，只能间断监测，不能实时监测压力，不能危险压力预警和减少医务人员的工作量；现有的自动压力监控装置需要专门的机器，无法克服波动性压力及其带来的风险。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种呼吸机用人工气道气囊压力调节系统及其使用方法。
本发明提供了一种呼吸机用人工气道气囊压力调节系统，使用在呼吸机和人工气道上，人工气道上设有软管、气囊和充气管，其特征在于，包括：呼吸机，呼吸机通气端口连通软管的首端，软管的尾端外壁固定设有气囊，气囊内部连通充气管的一端，充气管的另一端连通气源，靠近气源的充气管上设有与呼吸机电性连接的流量控制阀；所述充气管的中部连通排气管，充气管和排气管构成T形管道，气源同时向T形管道内通入连续的气流，排气管上设有与呼吸机电性连接的呼气正压阀；位于所述流量控制阀与排气管之间的充气管上设有用于检测充气管内压力的压力传感器，压力传感器将压力信号传递给呼吸机。
较佳地，位于排气管与气囊之间的充气管上设有用于检测充气管内气流大小的流量传感器，压力传感器和流量传感器均电性连接所述呼吸机。
较佳地，所述流量传感器与排气管之间的充气管上设有安全阀，安全阀用于防止呼气正压阀过度放气和气源过度充气导致的充气管内气压过低和过高。
较佳地，所述的呼吸机用人工气道气囊压力调节系统的使用方法如下：
S1、将人工气道插入患者气管后，打开呼吸机，并提前在呼吸机上设置充气管的上限压力值A和下限压力值D，同时设置好充气管内的正常压力拨动范围为C～B，其中压力值A>B>C>D；呼吸机内设置目标漏气量；
S2、呼吸机向软管内通气用于供患者呼吸，同时呼吸机内的控制单元控制流量控制阀打开，气源的气体进入T形管道内，一部分进入气囊，另一部分由呼气正压阀排出，保证T形管道内维持目标压力的恒定，安全阀常开；
S3、患者呼吸，且呼吸机向软管内供气体或排气，患者气管内的压力对气囊产生作用，呼吸机监测到漏气量，若呼吸机的控制器判断漏气量在目标漏气量范围内，且压力传感器检测到的压力值Y，C≤压力值Y≤B，则控制器不发出动作信号；
若控制器判断漏气量小于目标漏气量范围，漏气量＜目标漏气量的95％，压力传感器检测到的压力值Y≥C，则控制器发出动作信号，控制流量控制阀和呼气正压阀7下调T形管道压力，每20秒下调T形管道内的压力1cmH2O，直至漏气量到达目标漏气量或压力值Y降至C值，若以后者方式终止，则呼吸机报警并提示“是否需要修改压力C值”，若修改C值，则重复上述动作；
若控制器判断漏气量大于目标漏气量，目标漏气量的105％≤漏气量≤目标漏气量的110％，且压力传感器检测到的压力值Y≤B，则控制器发出动作信号，控制流量控制阀和呼气正压阀7上调T形管道压力，每20秒上调T形管道内的压力1cmH2O，直至漏气量到达目标漏气量或回路压力升至B值或重复上述动作3次后漏气量无明显变化；若为“升至B值”，终止上述动作，则呼吸机1报警并提示“是否需要修改压力B值”，若修改B值，则重复上述动作；若为“重复上述动作3次后漏气量无明显变化”，终止上述动作，则呼吸机报警并提示“气囊漏气可能性小，请检查其他漏气可能”，并恢复T形管道压力至调整前水平；
若控制器判断漏气量大于目标漏气量，漏气量>目标漏气量的110％，且压力传感器检测到的压力值Y≤B，则控制器发出动作信号，控制流量控制阀和呼气正压阀(7)上调T形管道压力，每20秒上调T形管道内的压力3cmH2O，直至漏气量到达目标漏气量或回路压力升至B值或重复上述动作3次后漏气量没有变化；若为“升至B值”，终止上述动作，则呼吸机报警并提示“是否需要修改压力B值”，若修改B值，则重复上述动作；若为“重复上述动作3次后漏气量没有变化”终止上述动作，则呼吸机报警并提示“气囊漏气可能性小，请检查其他漏气可能”，并恢复T形管道压力至调整前水平。
较佳地，所述的呼吸机用人工气道气囊压力调节系统的使用方法还包括以下步骤：
S4、安全阀常开，呼吸机内的控制器实时监测并计算得到压力值Y，当T形管道内的压力值Y<D时，控制器控制安全阀阻断充气管；当T形管道内的压力值Y>A时，控制器控制安全阀阻断充气管。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的呼吸机用人工气道气囊压力调节系统能够通过向充气管和排气管通入连续的气流，达到快速改变气囊内的压力大小的问题，避免了由于充气管和排气管管道过长，使得气囊的压力调节产生滞后性的问题，同时通过检测进出气囊的气体的量，间接反映出气囊内的压力，适用于普通的人工气道；在患者呼吸的过程中，本发明在提供患者的呼吸用的气体的基础上，能够时实检测并反馈人工气道气囊的工作状态，通过维持本系统的T形管道处于持续稳定正压状态避免机械通气等因素造成气囊内形成波动形压力所带来的漏气与压伤患者气管的风险，提高了患者使用人工气道过程的安全性；本发明涉及的使用方法能够以最小漏气技术自动滴定气囊最佳压力，能够安全有效灵活地应对临床相关各种变化，同时减少了医务人员工作量。
附图说明
图1为本发明的患者吸气时气管内气囊结构示意图；
图2为本发明的患者呼气时气管内气囊结构示意图；
图3为本发明的结构示意图；
图4为本发明的流程图。
附图标记说明：
1.呼吸机，2.软管，3.气囊，4.充气管，5.流量控制阀，6.排气管，7.呼气正压阀，8.压力传感器，9.流量传感器，10.安全阀，11.气源。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的一种呼吸机用人工气道气囊压力调节系统，使用在呼吸机1和人工气道上，人工气道上设有软管2、气囊3和充气管4，其特征在于，包括：呼吸机1，呼吸机1通气端口连通软管2的首端，软管2的尾端外壁固定设有气囊3，气囊3内部连通充气管4的一端，充气管4的另一端连通气源11，靠近气源11的充气管4上设有与呼吸机1电性连接的流量控制阀5；所述充气管4的中部连通排气管6，充气管4和排气管6构成T形管道，气源11同时向T形管道内通入连续的气流，排气管6上设有与呼吸机1电性连接的呼气正压阀7；位于所述流量控制阀5与排气管6之间的充气管4上设有用于检测充气管4内压力的压力传感器8，压力传感器8将压力信号传递给呼吸机1。
本发明的呼吸机用人工气道气囊压力调节系统中的气源11可采用安装气泵供气，气源11也可采用对呼吸机1内的原始气泵及管路改造后供气，采用呼气正压阀7的目的在于，呼气正压阀7能够根据流量控制阀5的开度和目标压力阈值自动调节呼气正压阀7内囊膜的开度，达到T形管道内始终有连续气流，因为持续气流的存在可以保障气囊内压力增高时能够更灵敏的泄压、气囊压力降低时能够快速向气囊内补充气体；呼气正压阀7使气囊能够积极地释放多余的压力，最大限度地减少回路压力波动，避免持续气流和突增的气流(气囊高压时形成)带来流量阻抗效应，从而维持与设定压力(目标压力)相恒定的压力。
当气源11采用对呼吸机1内的原始气泵及管路改造后供气时，本呼吸机用气囊压力调节系统包括呼吸机内部部分和呼吸机外部部分，呼吸机内部部分为气源11、充气管4、流量控制阀5、压力传感器8、呼气正压阀7、安全阀10和流量传感器9。
本发明的呼吸机用人工气道气囊压力调节系统能够通过向充气管4和排气管6通入连续的气流，达到快速改变气囊3内的压力大小的问题，避免了由于充气管4和排气管6管道过长，使得气囊3的压力调节产生滞后性的问题。呼吸机1的控制器能够根据压力传感器8检测到的压力实时调节流量控制阀5的开度，用以调节充气管4内部的压力大小，当流量控制阀5的开度增大，呼气正压阀7的开度也自动增大，当流量控制阀5的开度减小，呼气正压阀7的开度也自动减小；通过充气管4内的压力大小间接知晓气囊3内的压力大小，并将压力传感器8检测到的压力值Y显示到呼吸机1的显示器上。
优选地，如图3位于排气管6与气囊3之间的充气管4上设有用于检测充气管4内气流大小的流量传感器9，压力传感器8和流量传感器9均电性连接所述呼吸机1。
流量传感器9检测到进出气囊3的气体流量，进而计算出气囊3内的压力值P气囊，Q＝μA(2P/ρ)∧0.5 ①
P气囊＝P压力值Y-P ②
将①代入②中得P气囊，P气囊为气囊3内的压力值；P压力值Y为压力传感器8检测到的压力值，Q为流量传感器9测得的流量值；μ为流量系数；A为充气管4的管内截面积；P为改变的压力差；ρ为流体密度；
呼吸机1上的显示装置显示出P气囊的压力值，用于医护人员实时了解气囊3内的压力值。
优选地，如图3所述流量传感器9与排气管6之间的充气管4上设有安全阀10，安全阀10用于防止呼气正压阀7过度放气和气源11过度充气导致的充气管4内气压过低或过高。
呼吸机1内的控制器实时监测并计算得到压力值Y，当T形管道内的压力值Y<D时(呼气正压阀7过度放气)，控制器控制安全阀10阻断充气管4；当T形管道内的压力值Y>A时(气源11过度充气)，控制器控制安全阀10阻断充气管4。
优选地，如图3-4所述的呼吸机用人工气道气囊压力调节系统的使用方法如下：
S1、将人工气道插入患者气管后，打开呼吸机，并提前在呼吸机上设置充气管的上限压力值A和下限压力值D，同时设置好充气管内的正常压力拨动范围为C～B，其中压力值A>B>C>D；呼吸机内设置目标漏气量；
S2、呼吸机向软管内通气用于供患者呼吸，同时呼吸机内的控制单元控制流量控制阀打开，气源的气体进入T形管道内，一部分进入气囊，另一部分由呼气正压阀排出，保证T形管道内维持目标压力的恒定，安全阀常开；
S3、患者呼吸，且呼吸机向软管内供气体或排气，患者气管内的压力对气囊产生作用，呼吸机监测到漏气量，若呼吸机的控制器判断漏气量在目标漏气量范围内，且压力传感器检测到的压力值Y，C≤压力值Y≤B，则控制器不发出动作信号；
若控制器判断漏气量小于目标漏气量范围，漏气量＜目标漏气量的95％，压力传感器检测到的压力值Y≥C，则控制器发出动作信号，控制流量控制阀和呼气正压阀7下调T形管道压力，每20秒下调T形管道内的压力1cmH2O，直至漏气量到达目标漏气量或压力值Y降至C值，若以后者方式终止，则呼吸机报警并提示“是否需要修改压力C值”，若修改C值，则重复上述动作；
若控制器判断漏气量大于目标漏气量，目标漏气量的105％≤漏气量≤目标漏气量的110％，且压力传感器检测到的压力值Y≤B，则控制器发出动作信号，控制流量控制阀和呼气正压阀7上调T形管道压力，每20秒上调T形管道内的压力1cmH2O，直至漏气量到达目标漏气量或回路压力升至B值或重复上述动作3次后漏气量无明显变化；若为“升至B值”，终止上述动作，则呼吸机1报警并提示“是否需要修改压力B值”，若修改B值，则重复上述动作；若为“重复上述动作3次后漏气量无明显变化”，终止上述动作，则呼吸机报警并提示“气囊漏气可能性小，请检查其他漏气可能”，并恢复T形管道压力至调整前水平；
若控制器判断漏气量大于目标漏气量，漏气量>目标漏气量的110％，且压力传感器检测到的压力值Y≤B，则控制器发出动作信号，控制流量控制阀和呼气正压阀7上调T形管道压力，每20秒上调T形管道内的压力3cmH2O，直至漏气量到达目标漏气量或回路压力升至B值或重复上述动作3次后漏气量没有变化；若为“升至B值”，终止上述动作，则呼吸机报警并提示“是否需要修改压力B值”，若修改B值，则重复上述动作；若为“重复上述动作3次后漏气量没有变化”终止上述动作，则呼吸机报警并提示“气囊漏气可能性小，请检查其他漏气可能”，并恢复T形管道压力至调整前水平。
优选地，所述的呼吸机用人工气道气囊压力调节系统的使用方法还包括以下步骤：
S4、安全阀10常开，呼吸机1内的控制器实时监测并计算得到压力值Y，当T形管道内的压力值Y<D时(呼气正压阀7过度放气)，控制器控制安全阀10阻断充气管4；当T形管道内的压力值Y>A时(气源11过度充气)，控制器控制安全阀10阻断充气管4。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种呼吸机用人工气道气囊压力调节系统，使用在呼吸机(1)和人工气道上，人工气道上设有软管(2)、气囊(3)和充气管(4)，其特征在于，包括：
呼吸机(1)，通气端口连通软管(2)的首端，软管(2)的尾端外壁固定设有气囊(3)，气囊(3)内部连通充气管(4)的一端，充气管(4)的另一端连通气源(11)，靠近气源(11)的充气管(4)上设有与呼吸机(1)电性连接的流量控制阀(5)；
所述充气管(4)的中部连通排气管(6)，充气管(4)和排气管(6)构成T形管道，气源(11)同时向T形管道内通入连续的气流，排气管(6)上设有与呼吸机(1)电性连接的呼气正压阀(7)；位于所述流量控制阀(5)与排气管(6)之间的充气管(4)上设有用于检测充气管(4)内压力的压力传感器(8)，压力传感器(8)将压力信号传递给呼吸机(1)。
2.如权利要求1所述的呼吸机用人工气道气囊压力调节系统，其特征在于，位于排气管(6)与气囊(3)之间的充气管(4)上设有用于检测充气管(4)内气流大小的流量传感器(9)，压力传感器(8)和流量传感器(9)均电性连接所述呼吸机(1)。
3.如权利要求2所述的呼吸机用人工气道气囊压力调节系统，其特征在于，所述流量传感器(9)与排气管(6)之间的充气管(4)上设有安全阀(10)，安全阀(10)用于防止呼气正压阀(7)过度放气和气源(11)过度充气导致的充气管(4)内气压过低和过高。
4.如权利要求1～3任意一项所述的呼吸机用人工气道气囊压力调节系统的使用方法如下：
S1、将人工气道插入患者气管后，打开呼吸机(1)，并提前在呼吸机1上设置充气管(4)的上限压力值A和下限压力值D，同时设置好充气管(4)内的正常压力拨动范围为C～B，其中压力值A>B>C>D；呼吸机(1)内设置目标漏气量；
S2、呼吸机(1)向软管(2)内通气用于供患者呼吸，同时呼吸机(1)内的控制单元控制流量控制阀(5)打开，气源的气体进入T形管道内，一部分进入气囊(3)，另一部分由呼气正压阀(7)排出，保证T形管道内维持目标压力的恒定；
S3、患者呼吸，且呼吸机(1)向软管(2)内供气或排气，患者气管内的压力对气囊(3)产生作用，呼吸机(1)监测到漏气量，若呼吸机(1)的控制器判断漏气量在目标漏气量范围内，且压力传感器(8)检测到的压力值Y，C≤压力值Y≤B，则控制器不发出动作信号；
若控制器判断漏气量小于目标漏气量范围，漏气量＜目标漏气量的95％，压力传感器(8)检测到的压力值Y≥C，则控制器发出动作信号，控制流量控制阀(5)和呼气正压阀(7)逐步小幅度下调T形管道压力，直至漏气量到达目标漏气量或压力值Y降至C值，若以后者方式终止，则呼吸机(1)报警并提示“是否需要修改压力C值”，若修改C值，则重复上述动作；
若控制器判断漏气量大于目标漏气量，目标漏气量的105％≤漏气量≤目标漏气量的110％，且压力传感器(8)检测到的压力值Y≤B，则控制器发出动作信号，控制流量控制阀(5)和呼气正压阀(7)逐步小幅度上调T形管道压力，直至漏气量到达目标漏气量或回路压力升至B值或重复上述动作3次后漏气量无明显变化；若为“升至B值”，终止上述动作，则呼吸机(1)报警并提示“是否需要修改压力B值”，若修改B值，则重复上述动作；若为“重复上述动作3次后漏气量无明显变化”，终止上述动作，则呼吸机(1)报警并提示“气囊漏气可能性小，请检查其他漏气可能”，并恢复T形管道压力至调整前水平；
若控制器判断漏气量大于目标漏气量，漏气量>目标漏气量的110％，且压力传感器(8)检测到的压力值Y≤B，则控制器发出动作信号，控制流量控制阀(5)和呼气正压阀(7)逐步大幅度上调T形管道压力，直至漏气量到达目标漏气量或回路压力升至B值或重复上述动作3次后漏气量无明显变化；若为“升至B值”，终止上述动作，则呼吸机(1)报警并提示“是否需要修改压力B值”，若修改B值，则重复上述动作；若为“重复上述动作3次后漏气量无明显变化”终止上述动作，则呼吸机(1)报警并提示“气囊漏气可能性小，请检查其他漏气可能”，并恢复T形管道压力至调整前水平。
5.如权利要求4所述的呼吸机用人工气道气囊压力调节系统的使用方法还包括以下步骤：
S4、安全阀(10)常开，呼吸机(1)内的控制器实时监测并计算得到压力值Y，当T形管道内的压力值Y<D时，控制器控制安全阀(10)阻断充气管(4)；当T形管道内的压力值Y>A时，控制器控制安全阀(10)阻断充气管(4)。
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