CN213251744U - 一种可调恒负压吸痰装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可调恒负压吸痰装置，包括吸痰管、恒压组件、可调节高度的口腔支撑组件、储液罐和引流管，所述口腔支撑组件活动套装在所述吸痰管伸入气管的一端上，所述吸痰管另一端和储液罐可拆卸地连接，所述恒压组件通过引流管和储液罐连接，所述恒压组件还包括真空泵、压力传感器、可编程逻辑控制器和变频器，所述真空泵、所述压力传感器和所述变频器分别与所述可编程逻辑控制器电连接。采用变频器和PID控制算法相结合的方式，对真空泵进行实时调控，达到负压可实时调节，并维持恒定的目的。

Description

一种可调恒负压吸痰装置

技术领域

本实用新型涉及医疗器械领域，尤其涉及一种可调恒负压吸痰装置。

背景技术

临床上常用吸痰术来清除呼吸道分泌物，从而保持呼吸道的通畅。吸痰术的主要适应于：1.由于各种原因进行气管内插管的患者；2.无力咳曒、排痰而出现呼吸困难的患者，如昏迷、新生儿、危重、麻醉术后患者：3.室息时的急救，如溺水、吸入羊水等患者的急救。对位危重病人而言，气管内吸痰是已建立人工气道的危重病人必须进行的一项护理操作。病人插管后上呼吸道“纤毛摆动”的功能减弱，正常的咳嗽机制被破坏，气管内吸痰可以清除呼吸道产生的各种分泌物。具体地，吸痰是通过负压来实现的，一般成人的负压为0.033～0.053Mpa，小儿是0.013～0.033Mpa。

吸痰器是一种用于将堵塞在病人呼吸通道内的痰液吸取出来的一种器械，现有的单吸痰器常采用的气囊负压抽吸作为吸取动力，气囊负压抽吸式吸痰器通常需要两人医务人员协同操作才能完成对病人呼吸通道内的痰液进行抽吸，一名医务人员控制抽吸管的插入，另一名医务人员负责控制气囊的抽吸大小，但是在控制气囊抽吸大小的时候需要医务人员很准确的进行控制，当抽吸负压小的时候痰液无法吸出，负压太大的时候气管的抽吸头会损伤呼吸通道内的黏膜组织，给病人带来痛苦。此外在吸痰过程中病人需要保持张嘴状态，时间长了会导致肌肉酸痛。因此需要一种能够对吸痰器内抽吸负压进行调控，并保持负压恒定，带口腔支撑功能的吸痰器，以便于医务人员能够调节吸痰器内负压大小，减轻医务人员的工作压力，改善病人吸痰体验。

发明内容

本实用新型旨在至少解决上述所提及的技术问题之一，提供一种可调恒负压吸痰装置，医务人员能够调节吸痰器内负压大小，减轻医务人员的工作压力，同时降低吸痰过程中病人的肌肉酸痛程度，改善病人吸痰体验。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种可调恒负压吸痰装置，包括吸痰管、恒压组件、可调节高度的口腔支撑组件、储液罐和引流管，所述口腔支撑组件活动套装在所述吸痰管伸入气管的一端上，所述吸痰管另一端和储液罐可拆卸地连接，所述恒压组件还包括真空泵、压力传感器、可编程逻辑控制器和变频器，所述压力传感器和所述变频器分别与所述可编程逻辑控制器电连接，所述真空泵通过所述变频器和所述可编程逻辑控制器电连接，所述变频器可控制真空泵的转数，调节储液罐内的压力，从而使储液罐负压保持恒定；所述引流管一端和真空泵可拆卸地密封连接，另一端和储液罐可拆卸地密封连接。

作为上述技术方案的改进，所述口腔支撑组件还包括上牙套和下牙套，所述上牙套和下牙套相近的一侧设置有连接件和锁紧机构，所述上牙套和下牙套通过所述连接件可开合地连接，并被锁紧机构锁紧。

作为上述技术方案的改进，所述口腔支撑组件还包括上牙套和下牙套，所述上牙套和下牙套的一侧通过连接件可开合地连接，并被锁紧机构锁紧，所述吸痰管活动穿设在上牙套和下牙套之间所形成的空间内。

作为上述技术方案的改进，所述上牙套和下牙套相连接的一侧中间分别设有第一半圆槽和第二半圆槽，第一半圆槽和第二半圆槽组成供吸痰管活动穿过的通孔。

作为上述技术方案的改进，所述连接件和锁紧机构设置在上牙套和下牙套相近的一侧的边缘，并且位于通孔的两侧。

作为上述技术方案的改进，所述连接件包括铰链，所述上牙套通过铰链可开合地与下牙套连接。

作为上述技术方案的改进，所述锁紧机构包括棘轮和棘爪，所述棘爪的一端铰接在上牙套或下牙套上，所述的棘轮同轴套装在铰链转轴外壁上，所述棘爪的另一端可与所述棘轮上的棘齿抵接。

作为上述技术方案的改进，所述恒压组件侧面设置有吸气孔和排气孔，所述引流管一端和所述恒压组件侧面上的吸气孔可拆卸地连接，另一端和储液罐可拆卸地连接，所述压力传感器设置在所述吸气孔处，以测量吸气孔处的压强，并将采集的压强数据传回可编程逻辑控制器。

作为上述技术方案的改进，所述真空泵为nidec无刷电机真空泵，吸气孔和真空泵的进气端连接，排气孔和真空泵的出气端连接。

作为上述技术方案的改进，所述恒压组件还包括一个触摸屏，所述触摸屏与可编程逻辑控制器电连接，所述触摸屏设置在所述恒压组件正面。

作为上述技术方案的改进，所述吸痰管为透明软管，吸痰管进入气管一端的管口设置有水滴形吸头，水滴形吸头周围均匀开有吸痰孔。

与现有技术相比本申请的有益效果是：

本实用新型的一种可调恒负压吸痰装置，在恒压组件的吸气孔中设置有压力传感器，能够实时采集吸气孔处压强数据；真空泵的控制单元与变频器电连接，变频器的信号输入端还有压力传感器与可编程逻辑控制器电连接，可编程逻辑控制器判断压力传感器输入的压强数据并通过变频器控制真空泵的转速，实时调控真空泵工作产生的负压，并且能够让负压保持恒定；口腔支撑组件能够缓解病人在吸痰过程中因张嘴产生的肌肉酸痛；水滴形吸头能够避免在吸痰过程中吸痰管管口对气管内壁产生损伤。

附图说明

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明，其中：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中口腔支撑组件的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中口腔支撑组件的正视图；

图4为图3中沿B-B方向的剖视图；

图5为图4中III区域的放大视图；

图6为本实用新型实施例中恒压组件的结构示意图；

图7为本实用新型实施例中恒压组件的后视图；

图8为本实用新型实施例中恒压组件的机构框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件，当部件被称为“设置在中部”，不仅仅是设置在正中间位置，只要不是设置在两端部都属于中部所限定的范围内。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。

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实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型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，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/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

如图1至图8所示，本实用新型提供了一种可调恒负压吸痰装置，包括吸痰管1、恒压组件2、可调节高度的口腔支撑组件3、储液罐4和引流管5。所述吸痰管1伸入病人气管进行吸痰；所述口腔支撑组件3能够对口腔起到有效支撑，缓解病人在吸痰过程中保持张嘴产生的肌肉酸疼；所述储液罐4将所述吸痰管1吸取的痰液储存起来；所述恒压组件2为吸痰操作提供负压，并维持负压恒定。所述吸痰管1为透明软管，吸痰管1进入气管一端的管口设置有水滴形吸头11。水滴形吸头11能够防止刮伤脆弱的气管，水滴形吸头11表面均匀开有吸痰孔12能够提高吸痰的的效率。所述储液罐4采用透明材质制成，上设有刻度以及对应的数值。

参见图1，所述口腔支撑组件3活动套装在所述吸痰管1伸入气管的一端上，所述吸痰管1另一端和储液罐4可拆卸地连接，所述恒压组件通过引流管5和储液罐4连接。

参见图1至图5，具体的所述口腔支撑组件3包括上牙套31和下牙套32，所述上牙套31和下牙套32相近的一侧设置有连接件33和锁紧机构34，所述上牙套31和下牙套32通过所述连接件33可开合地连接，并被锁紧机构34锁紧。所述上牙套31和下牙套32采用圆弧形支撑面设计，圆弧形支撑面上包覆有缓冲层，缓冲层表面设置为凹凸状结构，能够增强咬合稳定性以及对牙齿进行缓冲，避免对人造成伤害，支撑面采用圆弧形是为了增大接触面积，提高支撑效果。缓冲层优选为医用硅胶。

所述上牙套31和下牙套32相连接的一侧中间分别设有第一半圆槽35和第二半圆槽36，第一半圆槽35和第二半圆槽36组成供吸痰管1通过的通孔37，所述口腔支撑组件3通过通孔37套接在吸痰管1外壁上，并且可以在吸痰管1外壁上自由滑动。所述锁紧机构34安装连接件33上，能够锁定上牙套31和下牙套32之间打开的角度。所述连接件33和锁紧机构34设置在上牙套31和下牙套32相近的一侧的边缘，并且位于第一半圆槽35和第二半圆槽36水平方向的两侧。在本申请中，所述连接件33设置为铰链331，上牙套31和下牙套32通过铰链331可开合地连接。

所述锁紧机构34包括棘轮341和棘爪342，所述棘爪342可转动安装在上牙套31或下牙套32上，所述的棘轮341固定套接在铰链331转轴外壁上，所述棘爪342的一端与所述棘轮341卡合，所述上牙套31和下牙套32设置有半圆槽的一侧通过铰链331可开合的连接，并且通过棘轮341、棘爪342结构进行锁紧。由于棘轮341、棘爪342结构具有止回功能，使用时，病人张开口腔，将吸痰管1伸入病人气管，同时将闭合的口腔支撑组件3放入口腔，接下来打开口腔支撑组件3，由于棘轮341、棘爪342结构具有止回功能，口腔支撑组件3打开的角度被固定住，病人咬合在上牙套31和下牙套32上，上颌和下颌得到支撑，有效缓解病人保持张开口腔状态产生的肌肉酸痛。吸痰完毕，旋开棘爪342，将口腔支撑组件3闭合，连同吸痰管1一起取出即可。对于留置气管插管的患者，把口腔支撑组件3从吸痰管1上移去即可。

参见图1、图6、图7和图8，所述恒压组件2还包括真空泵21、压力传感器22、可编程逻辑控制器23和变频器26，所述真空泵21、所述压力传感器22和所述变频器26分别与所述可编程逻辑控制器23电连接；其中，所述真空泵21用于产生吸痰所需的负压，所述压力传感器22能够采集压力数据，所述变频器26能够调节真空泵21的转速，所述可编程逻辑控制器23用于协调、控制各个模块的运行，并完成数据的处理、转发和存储。

具体的，所述恒压组件2侧面设置有吸气孔24和排气孔25，所述引流管5一端和所述恒压组件2侧面上的吸气孔24可拆卸地密封连接，另一端和储液罐4可拆卸地密封连接，所述压力传感器22和可编程逻辑控制器23电连接。

所述压力传感器22设置在所述吸气孔24处，以测量吸气孔24处的压强，并将采集的压强数据传回可编程逻辑控制器23。对于真空泵21来说真空度与转速成正比，而转速与频率也成正比。可编程逻辑控制器23对收集到压强数据和设定的负压值进行比较，利用数字PID在线控制技术计算出合适的占空比，通过变频器26对真空泵21的转速进行调控。

变频器26的输出与真空泵21连接，输入与压力传感器22和可编程逻辑控制器23连接。变频器26接收来自编程逻辑控制器23的控制指令和压力传感器22的反馈信号，用闭环误差来控制变频器26的输出：当误差增大时，加大输出频率；误差减少时，减少输出频率；通过动态调节使气压稳定在某一指定值，实现恒负压吸痰。可编程逻辑控制器23还可以储存稳定运行后的调控的曲线，方便下次调用。

PID控制算法是本实用新型实现其恒负压供水效果的关键，负压压误差信号是PID算法处理的对象，经PID算法自动调节后得到频率值，变频器26输出对应于该频率值的电流，带动电机运转，使得负压压误差逐渐消除。

通过PID算法来调节输出，保证偏差值e为零，使系统达到稳定状态。在系统中，偏差值e是给定值SP(希望值)和过程变量PV(实际值)的差。

(1)其控制原理基于下面的算式：

其中：

M(t)为PID回路的输出，是时间的函数；

K_c为PID回路的增益；

e为PID回路的输入(即给定值与过程变量之差)；

M_o为PID回路输出的初始值。

(2)PID算法的离散化

为了能让数字计算机处理这个控制算式，连续算式必须离散化为周期采样偏差算式，才能用来计算输出值，数字计算机处理的算式如下：

其中：

M_n为第n个采样时刻PID回路输出值；

K_c为PID回路的增益；

e_n为第n个采样时刻的偏差值；

e_n-1为第n-1个采样时刻的偏差值(偏差前项)；

K_I为积分项的比例常数；

K_D为微分项的比例常数；

M_o为PID回路输出的初始值。

由于计算机从第一次采样开始，每一个偏差采样值必须计算一次输出值，因此只需要保存偏差前值和积分项前值。利用计算机处理的重复性可以化简以上算式为：

M_n＝K_ce_n+K_Ie_n+M_X+K_D(e_n-e_n-1)

其中：

M_n为第n个采样时刻PID回路输出值；

K_c为PID回路的增益；

e_n为第n个采样时刻的偏差值；

e_n-1为第n-1个采样时刻的偏差值(偏差前项)；

K_I为积分项的比例常数；

K_D为微分项的比例常数；

M_X为第n-1个采样时刻的积分项(积分项前值)。

(3)离散化PID算法的改进

CPU实际使用以上简化算式的改进形式计算PID输出，这个改进型算式为：

M_n＝MP_n+MI_n+MD_n

其中：

MP_n＝K_n(SP_n-PV_n)为第n个采样时刻的比例值；

为第n个采样时刻的积分项值；

为第n个采样时刻的微分项值；

Sp_n为第n个采样时刻的给定值；

PV_n为第n个采样时刻的过程变量值；

PV_n-1为第n-1个采样时刻的过程变量值；

Ts为采样时间间隔；

T_D为微分时间；

T_I为积分时间；

M_X为第n-1个采样时刻的积分项(积分项前值)。

参见图8，本申请闭环控制环节包括：真空泵21，变频器26，压力传感器22，可编程逻辑控制器23。变频器26接受可编程逻辑控制器23的给定信号；压力传感器22检测吸气孔24处压强，并将其转变为可编程逻辑控制器23可接受的信号作为反馈信号；可编程逻辑控制器23综合给定信号与反馈信号，经PID调节后确定变频器26的输出频率，从而调节真空泵21的运行速度，实现变流量恒压控制。真空泵21既是闭环输出单元，同时也是抽负压的执行单元。

所述恒压组件2还包括一个触摸屏27，所述触摸屏27与可编程逻辑控制器23电连接，所述触摸屏27设置在所述恒压组件2正面。所述触摸屏27能够实时显示真空泵21的运行速度、吸气孔24处压强，设定真空泵21运行的间隔，控制真空泵21的启停。

具体的可编程逻辑控制器23选用三菱PLC。

所述真空泵21选用nidec无刷电机真空泵。

所述变频器26选用TWS-2。

所述触摸屏27选用常用的工业触摸屏即可。

本实用新型的一种可调恒负压吸痰装置，采用PID控制方法通过变频器26对真空泵21的转速进行调控，进而对吸痰所需的负压进行调控，并且能维持负压的稳定。在恒压组件2的吸气孔24中设置有压力传感器22，能够实时采集吸气孔24处压强数据；真空泵21的控制单元与变频器26电连接，变频器26的信号输入端还有压力传感器22与可编程逻辑控制器23电连接。可编程逻辑控制器23判断压力传感器22输入的压强数据并通过变频器26控制真空泵21的转速，实时调控真空泵21工作产生的负压，并且能够让负压保持恒定；口腔支撑组件3能够缓解病人在吸痰过程中因张嘴产生的肌肉酸痛；水滴形吸头能够避免在吸痰过程中吸痰管1管口对气管内壁产生损伤。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种可调恒负压吸痰装置，其特征在于，包括吸痰管、恒压组件、可调节高度的口腔支撑组件、储液罐和引流管，所述口腔支撑组件活动套装在所述吸痰管伸入气管的一端上，所述吸痰管另一端和储液罐可拆卸地连接，所述恒压组件还包括真空泵、压力传感器、可编程逻辑控制器和变频器，所述压力传感器和所述变频器分别与所述可编程逻辑控制器电连接，所述真空泵通过所述变频器和所述可编程逻辑控制器电连接，所述变频器可控制真空泵的转数，调节储液罐内的压力，从而使储液罐负压保持恒定；所述引流管一端和真空泵可拆卸地密封连接，另一端和储液罐可拆卸地密封连接。

2.根据权利要求1所述的一种可调恒负压吸痰装置，其特征在于，所述口腔支撑组件还包括上牙套和下牙套，所述上牙套和下牙套的一侧通过连接件可开合地连接，并被锁紧机构锁紧，所述吸痰管活动穿设在上牙套和下牙套之间所形成的空间内。

3.根据权利要求2所述的一种可调恒负压吸痰装置，其特征在于，所述上牙套和下牙套相连接的一侧中间分别设有第一半圆槽和第二半圆槽，第一半圆槽和第二半圆槽组成供吸痰管活动穿过的通孔。

4.根据权利要求3所述的一种可调恒负压吸痰装置，其特征在于，所述连接件和锁紧机构设置在上牙套和下牙套相近的一侧的边缘，并且位于通孔的两侧。

5.根据权利要求4所述的一种可调恒负压吸痰装置，其特征在于，所述连接件包括铰链，所述上牙套通过铰链可开合地与下牙套连接。

6.根据权利要求5所述的一种可调恒负压吸痰装置，其特征在于，所述锁紧机构包括棘轮和棘爪，所述棘爪的一端铰接在上牙套或下牙套上，所述的棘轮同轴套装在铰链转轴外壁上，所述棘爪的另一端可与所述棘轮上的棘齿抵接。

7.根据权利要求1所述的一种可调恒负压吸痰装置，其特征在于，所述恒压组件侧面设置有吸气孔和排气孔，所述引流管一端和所述恒压组件侧面上的吸气孔可拆卸地连接，另一端和储液罐可拆卸地连接，所述压力传感器设置在所述吸气孔处，以测量吸气孔处的压强，并将采集的压强数据传回可编程逻辑控制器。

8.根据权利要求7所述的一种可调恒负压吸痰装置，其特征在于，所述真空泵为nidec无刷电机真空泵，吸气孔和真空泵的进气端连接，排气孔和真空泵的出气端连接。

9.根据权利要求1所述的一种可调恒负压吸痰装置，其特征在于，所述恒压组件还包括一个触摸屏，所述触摸屏与可编程逻辑控制器电连接，所述触摸屏设置在所述恒压组件正面。

10.根据权利要求1所述的一种可调恒负压吸痰装置，其特征在于，所述吸痰管为透明软管，吸痰管进入气管一端的管口设置有水滴形吸头，水滴形吸头周围均匀开有吸痰孔。

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