CN205252145U - 咳痰系统 - Google Patents

Abstract

一种咳痰系统，包括：包括节流装置(21)和球囊阀(19)的咳痰管路(20)；咳痰机(1)，其包括主管路组件(15)、气泵组件(2)和控制系统(8)，主管路组件(15)包括风机(16)和快门阀(17)；气泵组件(2)包括第一气泵(6)和第二气泵(3)；控制系统(8)包括用于测量节流装置(21)处气压的第一传感器(12)和微机控制单元；微机控制单元通过第一传感器(12)检测的气压差判断病人处于呼吸或吸气阶段，咳痰时，第一气泵(6)向球囊阀(19)供气以断开呼吸机气路，打开风机(16)和快门阀(17)，控制第二气泵(3)向节流装置(21)供气，在咳痰期间呼吸机不停止工作。本实用新型提出的咳痰系统不影响呼吸机的正常工作。

Description

咳痰系统

技术领域

本实用新型涉及一种医疗护理设备，具体地说，涉及一种咳痰系统。

背景技术

对于因为各种原因所致的呼吸衰竭、包括呼吸窘迫综合征(ARDS)、重度急性肺水肿和哮喘、呼吸功能不全和大手术中的病人，呼吸机是必须的重要生命支持设备。对于上了呼吸机的病人，痰液的及时有效清除是很重要的，如果痰在呼吸道内不及时排出，浓痰及痰痂易聚集并堵塞支气管管腔，严重影响患者的通气功能，加重呼吸衰竭，甚至引起继发性肺不张。痰液还是细菌繁殖的温床，细菌对患者呼吸器官造成感染，使患者很容易发生呼吸机相关性肺炎(VAP)。但是，机械通气病人因失去咳嗽功能，肺功能严重衰退、呼吸肌无力等原因，病人往往不能自行排痰，分泌物显著增加；另外，机械通气病人多处于意识障碍，全身衰竭状态，咳嗽排痰功能降低，使原有的呼吸系统疾病及呼吸衰竭加重；气管插管及气管切开使咽喉部自然屏障破坏，削弱气道纤毛的清洁作用，削弱咳嗽、咳痰的反射机制。因此，对于机械通气病人来讲，持续有效的祛除痰液是预防气道阻塞，维持机械通气的关键。

常规的吸痰方式是吸痰管吸痰，它是用一个细小的导管经过气管插管或气管切开管，插入病人的气道，通过细小导管内持续的负压吸引，把痰液从病人体内吸出。当导管与分泌物接近时，分泌物被吸走。然而这种吸痰方法的缺点也是明显的，首先它是一种侵入式的吸痰，由于导管的插入和移动，容易对气道造成伤害甚至气道疤痕增加气道分泌物的产生，使痰越吸越多。同时，加重低氧血症，不能即时清除痰液，增加感染和出血的危险。对于大多数病人来说是非常痛苦的体验。

机械通气病人气道分泌物清除的另一种方法是使用普通的咳痰机，例如飞利浦公司的coughassist，它在咳痰时，首先，病人的肺吸入接近最大潮气量的空气，然后快速而突然地以最高速率呼出吸入肺内的空气，由于空气以极高的速率从病人肺内呼出，气流将能携带分泌物上行，并且从病人气道内以很高的流速流出，从而达到清除病人分泌物的目的。它清除分泌物实质是一种模拟咳痰的方式，这种咳痰机可以通过气管插管、气管切管或面罩同病人气道连接。这种咳痰方式应该比前述的吸痰管吸痰要好很多，首先，它是一种非侵入式吸痰。其次，咳痰机产生的是在病人整个气道直径、长度范围内流动的高速气流，因此能起到从整个气道清除分泌物的作用。而吸痰管吸痰只是在细小导管内部产生的一个低速气流，其次，由于吸痰管尺寸的限制，吸痰管只能接近较大的气道，而对于那些小的更多级的分支气道，则无能为力。还有病人左右支气管的分支形状，决定了吸痰管在插入病人支气管吸痰时，通常只能插入右边的气道，左边的气道无法吸痰。在吸痰时，病人呼吸道的绝大部分没有同吸痰管和吸引气流接触，只能在吸痰管附近吸除一点点痰液。而咳痰机咳痰，分泌物则是被病人气道内的气流整体移除。

但是，咳痰机也有缺点，例如，给机械通气病人咳痰时，需要切断呼吸机与病人的通气管路，将咳痰机与病人连接才能执行咳痰操作。但是对于上了呼吸机的机械通气病人，尤其是对于危重病人，频繁地切断呼吸机与病人的通气管路可能导致病情恶化。咳痰机采用周期循环停止病人吸气阶段，它可能会带来一些问题，因为对于通气病人来说，容积循环或流量循环模式是更安全、更有效的。此外，咳痰机没有呼气末正压功能(PEEP)，其在咳痰末段气道内的压力只能约等于大气压。而呼气末正压在治疗呼吸窘迫综合征ARDS、非心源性肺水肿、肺出血时起重要作用，同时可以促进痰液清除。而咳痰机对于上述症状病人是不适用的，另外，咳痰机没有生命支持设备所配备的报警系统，使用的安全性也无法得到保证。

常规的咳痰机咳痰无论是吸气还是咳痰，都是采用同一条管路，咳痰时的气流包含病人的分泌物，这些分泌物可能含有大量细菌，这些分泌物堆积暴露在气管中，与病人吸气气流反复接触，给病人带来二次感染的风险。

还有，咳痰机的吸气和咳痰都采用同一个风机，吸气和咳痰时风机直面可能含有细菌的气流和痰液，如不同的病人使用同一台咳痰机，潜在地降低了风机的使用寿命和增加了不同病人之间交叉感染的风险。

专利WO2007054829提出了一种与呼吸机联合工作，辅助病人呼吸、咳嗽，去除病人气道分泌物的咳痰机，它和飞利浦coughassist的区别在于：给病人进行正压通气的气源不再使用咳痰机内部的风机，而是采用给病人机械通气的呼吸机。病人的呼吸和咳痰采用不同的管路，在呼吸管路与咳痰管路分别设有开关阀，当呼吸机正常给病人通气时，设在呼吸管路上的开关阀是打开的，而咳痰管路上的开关阀处于关闭状态。当病人吸气结束，即将进入呼气状态时，咳痰管路上的阀门打开，咳痰机开始咳痰。咳痰结束后，咳痰管路上的阀门关闭，呼吸管路上的阀门打开，病人进入吸气状态，依此循环。

与飞利浦的coughassist咳痰机相比，执行吸痰时不需要拆掉病人和呼吸机的连接管路，因此，病人不会中断呼吸机治疗，尤其对于需要由给予呼吸机PEEP治疗的病人，临时的中断更是不利的，并且PEEP更有利于咳痰。同时，由于飞利浦咳痰机需要拆掉呼吸机才能咳痰，因此，只能隔一定阶段才能咳痰，痰液不能即时清除。而专利WO2007054829由于不存在咳痰拆呼吸机的问题，因此，可以随时、即时咳痰。病人吸气和咳痰采用不同的管路，降低了病人二次感染的风险，给病人正压通气和负压咳痰分别采用呼吸机和咳痰机内部的负压风机，避免了病人之间的交叉感染，提高了风机使用寿命。

但是WO2007054829实用新型在实施中依然有很多问题，比如噪声过大，散热不好，在咳痰时会影响呼吸机的工作甚至报警，系统的安全性存在隐患，对临床的适应能力较差等，本实用新型有效解决了WO2007054829实用新型存在的问题，是对该实用新型的框图性方案的工程实施，并进一步对WO2007054829专利进行了细化、丰富和完善。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提出一种咳痰系统，包括：咳痰机和咳痰管路，

咳痰管路包括节流装置和球囊阀，其中球囊阀为一两通阀，其一个端口为呼吸机端口，通过节流装置连接到呼吸机，另一端口分成两支，一支为咳痰机端口，连接咳痰机，另一支为病人端口，连接病人；

咳痰机包括主管路组件、气泵组件和控制系统，主管路组件包括产生负压的风机以及在咳痰时开启的快门阀；气泵组件包括向球囊阀供气的第一气泵和向节流装置供气的第二气泵；以及控制系统用于控制主管路组件和气泵组件，控制系统包括用于测量节流装置处的气压的第一传感器和微机控制单元；

其中，微机控制单元通过第一传感器检测的气压差判断病人处于呼吸阶段或者吸气阶段，当病人处于吸气阶段向呼气阶段转换时，微机控制单元控制第一气泵向球囊阀的球囊供气以断开呼吸机端口至病人端口的气路，控制系统打开风机和快门阀以辅助病人咳痰，同时，微机控制单元控制第二气泵向节流装置供气，在咳痰期间，呼吸机不停止工作。

进一步，节流装置沿呼吸机送气气流方向上设置接口A和接口B，气泵组件还包括第三气泵，控制系统还包括第二传感器，而且，第一传感器用于检测节流装置接口A和B处的压差，第二传感器用于检测节流装置接口B处的气压，第二气泵向节流装置接口A供气，第三气泵向节流装置接口B供气。

进一步，所述咳痰系统还包括气路组件，气路组件包括受微机控制单元控制的电磁阀，电磁阀连接在第一气泵和球囊阀之间，电磁阀控制球囊阀的进气和排气。

进一步，控制系统还包括：检测球囊阀的病人端口处的压力的第三传感器，当微机控制单元计算第二传感器与第三传感器检测的压力之间的压力差大于一阈值时，微机控制单元报警。

进一步，主管路组件还包括流量计，流量计用于检测通过快门阀的气体流量，当低于一阈值时，微机控制单元确定咳痰结束，关闭快门阀，该阈值大于0。

进一步，主管路组件还包括用于检测风机的压力的第五压力传感器，微机控制单元根据第五压力传感器检测的压力来调节风机的转速。

进一步，气路组件还包括：第一接头、第二接头、第三接头、第四接头、第五接头、第六接头，第七接头、第八接头、第九接头和第十接头，其中第一接头一端连接到第二气泵，另一端通过第七接头连接到节流装置的接口A，第二接头连接到第一传感器，第三接头连接到第二传感器，第四接头一端连接到第三气泵，另一端通过第九接头连接到节流装置的接口B，第五接头一端连接到第一气泵，另一端连接电磁阀的第一口，第六接头连接到电磁阀的第三口且连接第三传感器，第八接头一端连接到球囊阀的球囊，另一端连接电磁阀的第二口，第十接头连接到电磁阀的第三口且连接第三传感器。

进一步，气路组件还包括备用电磁阀，电磁阀的第一口连接到第八接头，电磁阀的第二口连接到第十接头，电磁阀得电后，电磁阀的第一口和第二口接通，球囊阀的球囊中的气体经由第八接头和第十接头排出。

进一步，第六接头连接到呼吸机的呼吸管路，球囊阀的球囊中的气体排出到呼吸机的呼吸管路中。

进一步，控制系统还包括用于检测第一气泵出口处的气压的第四传感器,第四传感器设置在第一气泵出口处，微机控制单元根据第四传感器检测的压力，利用PWM方式调节第一气泵的转速，以使得第一气泵输出恒定的压力。

本实用新型提出的咳痰吸痰能够全自动工作，与呼吸机配合使用时无需停止呼吸机，且不会影响呼吸机的正常工作。

附图说明

图1为本实用新型的全自动咳痰系统气路原理图。

图2是球囊阀的受力分析图。

图3为气路组件的气路连接图。

具体实施方式

下面参照附图描述本实用新型的实施方式，其中相同的部件用相同的附图标记表示。

图1比较详细地描述了本实用新型的全自动咳痰系统的气路原理。其中全自动咳痰系统由两部分组成：咳痰机1和咳痰管路20。咳痰管路20是一次性用品，例如可以用医用塑料制成。

咳痰机1的主要功能是提供产生高速气流的负压，同时对整个系统的压力、流量、潮气量、时间等数据进行监测，并根据监测结果，进行分析、判断、计算，从而对系统实施有效控制，以及触发和停止咳痰。

咳痰管路20的核心部件是节流装置21和球囊阀19，咳痰管路20在病人、呼吸机和咳痰机1之间形成气路连通，提供接口供各种压力、流量传感器进行数据采集，同时在咳痰机1的控制下，完成呼吸机-病人和咳痰机-病人之间的气路切换。

具体地，咳痰管路20的节流装置21上面有接口A和接口B。接口A连接到咳痰机1内的气泵组件2(下面详述)的第二气泵3，第二气泵3可以对接口A供气。接口B连接到咳痰机1内的气泵组件2的第三气泵5，第三气泵5可以对接口A供气。另外，接口A、B分别和咳痰机1内的压差传感器12(第一传感器)的两个输入口连接，构成了实质上的压差流量计。可选地，接口A连接到压力传感器12，接口B连接到压力传感器11(第二传感器)，分别用这两个传感器检测这两个口的压力，从而压力传感器12和压力传感器11构成实质上的压差流量计。

球囊阀19是一个两通阀，包括连接呼吸机的呼吸机端口，另一端分成两支，一支是连接咳痰机的咳痰机端口，另一支是连接病人的病人端口。呼吸机端口和病人端口的通道是常开的，用于呼吸机向病人送气，但是通过球囊阀19可以关闭该气路。关闭的实现方式是在球囊阀19内部设置一个球囊，当球囊被充入气体膨胀时，体积增大，堵塞阀口，从而切断呼吸机-病人气路。咳痰机端口和病人端口的通道是常通的，但是由于快门阀17是常闭的，因此不会影响呼吸机对病人的供气，快门阀17只有在咳痰机工作时才打开，而且咳痰机工作时，通过向球囊阀19内部的球囊充气来关闭呼吸机-病人气路，以不影响咳痰机工作。当咳痰结束后，快门阀17关闭，球囊阀19内部的球囊被放气，球囊体积变小，阀口与球囊之间产生较大间隙，气流可以通过，实现接通气路的功能。另外，球囊阀19由咳痰机1内的气泵组件2的第一气泵6供气，第一气泵6的供气受气路组件2(下面详述)内的电磁阀4控制。

优选地，当球囊阀19放气时，球囊阀19内的气体不是排放到大气中，而是主呼吸管路中，其目的是：如果球囊阀19内的空间直接与大气通联，由于某些病人的自主呼吸，可能导致主呼吸管路内的负压环境，在大气压与主呼吸管路负压压差的作用下，可能使偏软偏薄的球囊阀19切断呼吸管路或使呼吸管路变窄，从而危及病人生命(见图2)，同时，每次咳痰后，从球囊阀19放出的气体还可以顺便对检测病人端口(图1中C处)压力的压力传感器9(第三传感器)的测控管路进行吹扫，防止该传感器的测控管路中有水滴或痰液，影响传感器工作。

下面详细描述咳痰机1，咳痰机1由五个部件组成，包括：气泵组件2、气路组件22、主管路组件15、控制系统8和消声降噪系统18。

气泵组件2包括三个微型气泵：第一气泵6、第二气泵3和第三气泵5。第一气泵6对球囊阀19的球囊进行供气。第二气泵3对节流装置21的接口A进行供气，第三气泵5对节流装置21的接口B进行供气。第二气泵3和第三气泵5有两个作用，第一个作用是避免呼吸机在咳痰机正常工作时报警。当咳痰开始后，由于呼吸机气路被切断，没有病人呼出的气体进入呼吸机呼气回路，呼吸机会误认为病人窒息、气管脱开或出现其他异常状况，从而会报警。第二气泵3和第三气泵5此时会提供足够流量的气流，通过节流装置21进入呼吸机呼气回路通道吹扫，从而避免呼吸机报警。除了避免呼吸机报警。另外，呼吸机在实际使用中，为了保证病人吸入的空气或氧气湿润，需要在管路里串接湿化瓶，因此呼吸管路里会随时凝结大量的液态水，病人呼出的气体也含有水分，还有，在给病人吸痰过程中，吸出的痰液也有可能附着或粘结在管路上，这种复杂的管路环境非常不利于各种传感器准确检测信号，尤其是液态水或痰液堆积在用于测控的极细的管路里。因此，第二气泵3和第三气泵5的第二个作用是定期对压力传感器11、差压传感器12和节流装置21之间的管路进行吹扫，以防止液态水或痰液影响传感器工作。其中，产生吹扫气流的动力元件不限于气泵、微型空压机，也可以使用风机、储存气体的高压力储罐，以上动力元件或储能元件单独、多个或联合使用，或收集风机排出的气体吹回呼吸机的呼气回路代替吹扫等，本实施例中采用两个高压第二气泵3和5并联供气，以满足瞬时大流量的需求。可选地，也可以采用一个气泵对节流装置21的接口A和接口B同时进行供气。

气路组件22的功能是完成咳痰机1与咳痰管路20的气路连通以及控制连接，气路组件22的核心部件是电磁阀4。电磁阀优选是两位三通，但不限于两位三通，例如两位两通、四通、五通、三位电磁阀等。电磁阀4控制第一气泵6，第一气泵6的作用是在两位三通电磁阀4的控制下给球囊阀19供气和排气。气路组件22还可以包括另一个两位三通电磁阀7，其属于备用电磁阀，起到双重安全保护的作用，即当两位三通电磁阀4发生故障时，球囊阀19内部的气体无法排出，呼吸机管路无法接通，无法给病人实施机械通气时，两位三通阀7将得电打开，将球囊阀19内的气体排出。

主管路组件15包含快门阀17、质量流量计14、压力传感器13(第五传感器)和风机16。优选地，由于负压风机16工作排气时会产生高分贝旋转噪声和涡流噪声，主管路组件15还包括消声降噪系统18，用于有效降低噪声对环境的影响。风机16用于产生咳痰需要的负压。压力传感器13即时检测风机16的压力，并且传输到控制系统8。风机16例如可以采用离心式、轴流式风机，但不限于风机，包含一切可以产生负压的动力元件，例如真空泵、真空发生器等。质量流量计14检测咳痰时的抽吸流量并提供给控制系统8，以在检测到所述抽吸流量接近0时或根据需要由控制系统8关闭快门阀17以切断咳痰回路。质量流量计14也可以是差压式、热式、涡轮式、超声波等其他任何形式的质量流量计，优选是差压式质量流量计或热式质量流量计。快门阀17是常闭的，只有在咳痰机工作时才由控制系统8打开。同时，其具备快速启闭、实现气流扰动的功能，可以增强咳痰效果。

控制系统8由微机控制单元、人机界面(用来设置全自动咳痰系统的参数)、各种压力或压差传感器组成。控制系统8收集所述传感器采集的各种参数，并进行控制输出其他零部件(例如快门阀17、电磁阀4)、人机互动。

控制系统8包括压力传感器11、压力传感器12，压力传感器11、12实时监测节流装置21两侧的压力和压差，即压力传感器11检测节流装置21的接口A处的压力，压力传感器12检测节流装置21的接口B处的压力，并将数据传输给微机控制单元。如前所述，也可以只用一个压差传感器12分别检测接口A和接口B处的压力。压力传感器11、12监测节流装置21的压力是为了判断病人处于吸气相还是呼气相，为是否开启咳痰机进行数据准备。

优选地，控制系统8优选地还包括压力传感器9，压力传感器9实时检测球囊阀19的病人端口处(图1中的C处)的压力，并将数据传输给微机控制单元。

实际上，压力传感器9和压力传感器11检测的是球囊阀19两侧的压力，针对两侧的压力差，在正常呼吸阶段，如果球囊阀19的两侧压力值大于一阈值(例如5厘米水柱)则微机控制单元报警，这样做的目的是：如果电磁阀4失效，球囊阀19开启失灵不能放气，而且二重防护电磁阀7也不能使球囊阀放气时，会造成呼吸机管路被堵塞，不能给病人供气，则控制系统8报警，告知工作人员可以立即检查系统，从而给病人第三重保护。

优选地，控制系统8优选地还包括压力传感器10(第四传感器)，压力传感器10用于检测第一气泵6出口处的压力的压力传感器10。压力传感器10可以设置在第一气泵6与电磁阀4之间，或者电磁阀4与球囊阀19之间。为了防止第一气泵6的出口压力过高，堵塞以致烧毁电机或吹破球囊阀19的球囊，其中第一个方案是增加一个储气罐，储气罐上有小孔，可以缓慢放气，从而避免气泵出口压力过高。更优选地，在第一气泵6出口处增设压力传感器10(第二压力传感器)，根据第一气泵6的出口压力，利用PWM方式，自动调节第一气泵6的转速(即，气泵出口压力低时，增加气泵转速，出口压力高时，降低泵的转速或停止)，从而使第一气泵6的输出口保持一个恒定的压力，保证气泵安全。同时减小了设备的体积，降低能耗，增加了系统的可靠性。

图3显示了气路组件22的一个示例的连接关系图。气路组件22包括还有10个接头：第一接头207、第二接头206、第三接头204、第四接头203、第五接头258、第六接头205，以及与性咳痰管路20连接的四个接头第七接头226、第八接头228、第九接头229，第十接头230。

具体地，第一接头207一端连接到第二气泵3，一端连接第七接头226，进而连接到咳痰管路20中的节流装置21的A口，第二气泵3输出的压缩空气将经过第一接头207和第七接头226输出节流装置21的A口，实现第二气泵3对A口的吹气。第二接头206与差压传感器12一个输入口连通，藉由此路，实现差压传感器12对节流装置21上A点的压力数据采集。第三接头204与差压传感器12的另一个输入口连通(或者与压力传感器11连通)，第三接头204通过第九接头229连接到节流装置21的B口，通过此路，实现压差传感器12对节流装置21上B口的压力数据采集。同样地，第四接头203与第三气泵5连通，进而通过第九接头229与咳痰管路20中的节流装置21的B口连接，实现第三气泵5对B口的吹气。

第五接头258连接第一气泵6和电磁阀4的第一口(图3中的(1))。第八接头228连接电磁阀4的第二口(图3中的(2))，进而连接到球囊阀19。第六接头205连接电磁阀4的第三口(图3中的(3))和压力传感器9。第十接头230连接电磁阀4的(3)口和病人端口C。实质上接头205与第十接头230连通，可以使压力传感器9能够对主呼吸管路中靠近病人端的压力进行监测。检测此处的压力是非常有用的，正如前面描述的可以用于判断主呼吸管路是否堵塞的依据。第一气泵6输出的压缩空气经过第五接头258，由电磁阀4的(1)口进入电磁阀4。

当电磁阀4失电时，由图3可以看到，(1)口是关闭的，气路由此被切断。当电磁阀4得电后，(1)口和(2)口接通，气流由电磁阀4的(2)口出来，通过第八接头228与球囊阀19直接连通，因此通过电磁阀4的得电，可以实现第一气泵6对球囊阀19的充气，球囊阀因此关闭，实现对呼吸机管路的切断(见图2)。当需要球囊阀放气时，电磁阀4失电，电磁阀4的(2)口与(3)口接通，球囊阀气囊内的气体经过第八接头228、电磁阀4的(2)口、电磁阀4的(3)口排出，到达第十接头230处，第十接头230与一次性咳痰管路20中的靠近病人端的一个压力采集口连通，因此球囊阀排出的气体最终经过该口进入了主呼吸管路。球囊阀排出的气体不排入大气而排到主呼吸管路里的原因，前面已做阐述。

如前所述，电磁阀7的作用是当电磁阀4因某种原因切换失灵时，球囊阀19不能放气，导致呼吸机管路被非预期切断，电磁阀7能够及时把球囊中的气体放掉，保证患者安全，其工作过程是这样的：当电磁阀4失电后，主系统检测到球囊阀没有排气，于是电磁阀7得电，球囊阀中的气体将经过第八接头228进入电磁阀7的第一口(图3中的《1》)，此时，电磁阀7由于得电，第一口和第二口(图3中的《2》)接通，气体从电磁阀7的第二口排出，经过第十接头230，由病人压力检测口进入到主呼吸管路，从而完成球囊阀的排气。

就如前面描述的，本实用新型的咳痰系统可以工作在自动模式，即由操作者(一般是医护人员)设定一个间隔时间，一旦到时间，全自动咳痰机就进入待命状态，系统开始检测病人是否符合咳痰条件，一旦符合，咳痰即开始。另一种工作方式是手动模式，操作者通常是有一定活动能力的病人，当病人按下手动咳痰按钮后，不是立即咳痰，同样也是全自动咳痰机进入待命状态，直到病人吸气结束，病人呼吸开始前，满足咳痰条件时，咳痰机才启动咳痰。咳痰并不是无条件的，如果不满足一定的条件，强行咳痰不但达不到预期的效果，还可能对病人造成伤害。

参看图1，不进行咳痰时，控制系统8监测传感器11、12采集的节流装置21的压力，监测吸气流量。此时，球囊阀19没有充气，是常通的，快门阀17是常闭的。呼吸机按设定的呼吸频率给病人持续进行机械通气。启动咳痰可以是病人手动触发或者根据咳痰机操作者设定的时间间隔(例如5分钟)触发。咳痰过程如下：

1、咳痰启动后，控制系统8开启咳痰机1内部的风机16，在风机16和快门阀17之间的管路将产生预期的负压，负压可以是在-10cmH2O至-200cmH2O之间，优选的是-50cmH2O至-150cmH2O之间，更优选的是在-60cmH2O至-120mH2O之间，此时，由于快门阀17是关闭的，不会对病人的机械通气造成任何影响。压力传感器13即时检测风机压力，并且传输到控制系统8，从而控制系统8可以调节风机16的压力。

2、控制系统8内部的压力传感器11此时实时监测节流装置21的接口A处的压力，差压传感器12实时监测节流装置21的接口B处的压力，并将数据传输给微机控制单元，微机控制单元计算出的咳痰管路20中即时的流量和压力，分析、判断病人所处的为吸气阶段或者呼气阶段，捕捉到吸气结束，呼气即将开始的转换时间点，当病人处在这一个转换时间点时，控制系统8开启第一气泵6，两位三通电磁阀4得电，接通第一气泵6与球囊阀19的气路，球囊阀19被充气，导致球囊阀19关闭，切断了呼吸机给病人的通气路线，几乎在同时，常闭的快门阀17由控制系统8迅速打开，风机16的负压管路同病人的气道连通，这将导致一个快速、突然的呼气气流，从病人的肺内喷出，相关实践及理论研究证明，当流量大于170L/Min时，将能有效咳痰，这个流量约等同于一个普通人正常的咳嗽。此时，由于球囊阀19被关闭，呼吸机不会暴露在风机的负压下，但是对于某些有检测病人呼气流量功能的呼吸机，可能会导致其报警，因此，在球囊阀19被关闭的那一瞬间，气泵组件2中的第二气泵3、5同时也开始运行，产生的气体分别经过节流装置21的接口A和接口B进入呼吸管路，流向呼吸机的呼气回路，从而能够顶替病人呼气气流，避免呼吸机报警。

3、当从病人肺内流出的气体经过快门阀17、流量传感器14、风机16、消声系统18排放到大气中。流量传感器14检测病人的呼气流量并将数据传输至微机控制单元，当检测到病人的呼气流量接近于零的时候，微机控制单元关闭快门阀17，同时，两位三通电磁阀4失电，球囊阀19开始放气，其内部的气体经过三通电磁阀流入病人主呼吸管路，球囊阀19因此打开，呼吸机与病人接通，此时，病人开始吸气，呼吸机被触发，病人和没有咳痰之前一样，继续进行正常的机械通气，此时标志着一次咳痰已经完成。

还要说明的是：理论上是病人的呼气流量接近于零时，咳痰停止，但是，由于快门阀、球囊阀等部件需要响应时间，如果呼气流量接近于零时再发出指令，可能会产生过抽，危及病人生命，因此，实际运行过程中，应该提前关闭快门阀和球囊阀，当流量传感器14检测到通过快门阀17的气体流量低于一阈值时，微机控制单元关闭快门阀17，该阈值理想的值可以根据咳痰管路的硬件设备以及病人的生理特征进行调整，例如一般可以设为17L/Min或以上。

同时，对于呼吸窘迫综合征等需要进行高PEEP(呼气末正压)值通气治疗的病人，可以更提前地关闭快门阀，因此，提前关闭的流量值会大于17L/MIN,以使病人肺内压力在咳痰结束后仍保持高于大气压，以防止肺泡萎缩塌陷。这也是本咳痰系统相比于背景技术中所述的飞利浦coughassist，能够更广泛地应用于各种病情病人的重要原因。

通过对上述过程的不断重复，可以有效地把病人的气道分泌物从肺部深层逐步排出到体外，然后再通过有负压吸引功能的痰液收集装置，把痰液汇聚起来，由医护人员定期倒掉或清除。

如前面描述的，该系统可以工作在自动模式，即由操作者，一般是医护人员，设定一个间隔时间，一旦到时间，全自动咳痰机就进入待命状态，风机启动，系统开始检测病人是否符合咳痰条件，一旦符合，咳痰即开始。另一种工作方式是手动模式，操作者通常是有一定活动能力的病人，当病人按下手动咳痰按钮后，不是立即咳痰，同样也是全自动咳痰机进入待命状态，风机启动，直到病人吸气结束，病人呼吸开始前，满足咳痰条件时，咳痰机才启动咳痰。

以上所述的实施例，只是本实用新型较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本实用新型技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种咳痰系统，其特征在于，包括：咳痰机(1)和咳痰管路(20)，

咳痰管路(20)包括节流装置(21)和球囊阀(19)，其中球囊阀(19)为一两通阀，其一个端口为呼吸机端口，通过节流装置(21)连接到呼吸机，另一端口分成两支，一支为咳痰机端口，连接咳痰机(1)，另一支为病人端口，连接病人；

咳痰机(1)包括主管路组件(15)、气泵组件(2)和控制系统(8)，主管路组件(15)包括产生负压的风机(16)以及在咳痰时开启的快门阀(17)；气泵组件(2)包括向球囊阀(19)供气的第一气泵(6)和向节流装置(21)供气的第二气泵(3)；控制系统(8)用于控制主管路组件(15)和气泵组件(2)，控制系统(8)包括用于测量节流装置(21)处的气压的第一传感器(12)，以及微机控制单元；

其中，微机控制单元基于第一传感器(12)检测的气压差判断病人处于呼吸阶段或者吸气阶段，当病人处于吸气阶段向呼气阶段转换时，微机控制单元控制第一气泵(6)向球囊阀(19)的球囊供气以断开呼吸机端口至病人端口的气路，控制系统(8)打开风机(16)和快门阀(17)以辅助病人咳痰，同时微机控制单元控制第二气泵(3)向节流装置(21)供气，在咳痰期间，呼吸机不停止工作。

2.根据权利要求1所述的咳痰系统，其特征在于，节流装置(21)沿呼吸机送气气流方向上设置接口A和接口B，气泵组件(2)还包括第三气泵(5)，控制系统(8)还包括第二传感器(11)，

而且，第一传感器(12)用于检测节流装置(21)接口A和B处的压差，第二传感器(11)用于检测节流装置(21)接口B处的气压，

第二气泵(3)向节流装置(21)接口A供气，第三气泵(5)向节流装置(21)接口B供气。

3.根据权利要求2所述的咳痰系统，其特征在于，还包括气路组件(22)，气路组件(22)包括受微机控制单元控制的电磁阀(4)，电磁阀(4)连接在第一气泵(6)和球囊阀(19)之间，电磁阀(4)控制球囊阀(19)的进气和排气。

4.根据权利要求2所述的咳痰系统，其特征在于，控制系统(8)还包括：检测球囊阀(19)的病人端口处的压力的第三传感器(9)，当微机控制单元计算第二传感器(11)与第三传感器(9)检测的压力之间的压力差大于一阈值时，微机控制单元报警。

5.根据权利要求1所述的咳痰系统，其特征在于，主管路组件(15)还包括流量计(14)，流量计(14)用于检测通过快门阀(17)的气体流量，当低于一阈值时，微机控制单元确定咳痰结束，关闭快门阀(17)，该阈值大于0。

6.根据权利要求5所述的咳痰系统，其特征在于，主管路组件(15)还包括用于检测风机(16)的压力的第五压力传感器(13)，微机控制单元根据第五压力传感器(13)检测的压力来调节风机(16)的转速。

7.根据权利要求3所述的咳痰系统，其特征在于，气路组件(22)还包括：第一接头(207)、第二接头(206)、第三接头(204)、第四接头(203)、第五接头(258)、第六接头(205)，第七接头(226)、第八接头(228)、第九接头(229)和第十接头(230)，其中

第一接头(207)一端连接到第二气泵(3)，另一端通过第七接头(226)连接到节流装置(21)的接口A，

第二接头(206)连接到第一传感器(12)，

第三接头(204)连接到第二传感器(11)，

第四接头(203)一端连接到第三气泵(5)，另一端通过第九接头(229)连接到节流装置(21)的接口B，

第五接头(258)一端连接到第一气泵(6)，另一端连接电磁阀(4)的第一口，

第六接头(205)连接到电磁阀(4)的第三口且连接第三传感器(9)，

第八接头(228)一端连接到球囊阀(19)的球囊，另一端连接电磁阀(4)的第二口，第十接头(230)连接到电磁阀(4)的第三口且连接第三传感器(9)。

8.根据权利要求7所述的咳痰系统，其特征在于，气路组件(22)还包括备用电磁阀(7)，电磁阀(7)的第一口连接到第八接头(228)，电磁阀(7)的第二口连接到第十接头(230)，电磁阀(7)得电后，电磁阀(7)的第一口和第二口接通，球囊阀(19)的球囊中的气体经由第八接头(228)和第十接头(230)排出。

9.根据权利要求8所述的咳痰系统，其特征在于，第六接头(205)连接到呼吸机的呼吸管路，球囊阀(19)的球囊中的气体排出到呼吸机的呼吸管路中。

10.根据权利要求4所述的咳痰系统，其特征在于，控制系统(8)还包括用于检测第一气泵(6)出口处的气压的第四传感器(10),第四传感器(10)设置在第一气泵(6)出口处，微机控制单元根据第四传感器(10)检测的压力，利用PWM方式调节第一气泵(6)的转速，以使得第一气泵(6)输出恒定的压力。