JP6588526B2 - 知能バイオニクス排痰システム - Google Patents

Description

本発明は、医療衛生分野に関し、特に知能バイオニクス排痰システムを提供する。

咳反射は、よく見られる重要な防御的メカニズムであり、その受容器は、咽喉と、気管と、気管支粘膜とに位置する。主気管支の上端にある受容器は、機械刺激に敏感で、二次気管支以下の部分は、化学刺激に敏感である。伝送された衝動は、迷走神経を経て、延髄に至り、咳反射を起こす。

咳が出る場合、まず一回は短く又は比較的深く吸気され（通常２．５Ｌである）、つぎに、声門がしっかり閉められ、呼気筋（腹筋と内肋間筋）が強く収縮することにより、肺内圧と胸膜腔内圧（１００ｍｍＨｇまで、さらに高く達せる）が急激に上昇し、そして声門が急に開かれ、肺内圧が非常に高くなるため、気体が肺から勢いよく出てきて、呼吸道内にある異物又は分泌物を排出する。

腹筋と呼吸筋無力の患者は、咳反射が弱まり、寝たきりの患者は、胸郭の拡張が制限されるため、咳が出る前に肺に入った気体が不足で、咳が弱まり、さらに咳さえ出なくなることがよくある。また、延髄中枢が抑制された患者も、咳反射が制限される。

臨床で、いろんな原因により呼吸筋が衰弱になった病人は、常に通気を補助するための呼吸器を必要とする。こういう状況では、病人は、咳も弱いため、肺の深い部分にある分泌物を有力に排出できないため、呼吸器に係る肺炎の発生率も非常に高くなる。病人の肺の深い部分における分泌物の排出を助けることは、呼吸器に係る肺炎の予防にとって、非常に重要である。現在、臨床では、よく使われている吸痰方法は、密閉式吸痰管による吸痰である。

密閉式吸痰は、呼吸器を外す、又は機械の通気を停止する必要のない吸痰操作を指し、また、吸痰管は透明膜に覆われていて、全体の吸痰過程は密閉状況で完成されるのである。肺にある気管支は２０本もあるので、吸痰管を利用することは、主気道にある痰しか吸い出せない。また、肺は対称的ではないため、吸痰管は右肺側の痰しか吸い出せなく、左肺側の痰には届かない。呼吸器に係る肺炎が左肺に多発しているのは、まさにこういうわけがある。吸痰管で吸痰するのは、気道を傷つけ、ばい菌を持ち込み、血流動力学上で衝撃になるなどのリスクも伴う。

密閉式吸痰管という手動操作の吸痰装置のほか、現在は、自動喀痰装置もある。フィリップス会社が生産したCough Assist（カフアシスト）喀痰器具の原理は、気道に一回比較的大きい陽圧通気を提供した後、陰圧吸気に早めに転換し、咳の気流を模擬することにより、深い部分にある痰を吸い出すことである。

しかし、使用時、呼吸機器を外す必要があり、操作が面倒くさく、また呼吸機器を外すのは、重症患者にとって、大きいリスクがあるため、通常的な排痰手段とすることができない。Cough Assist（カフアシスト）喀痰器具は、時間を周期サイクルの制御量とし、吸気過程を終わらせる。しかし、容量又は流量をサイクルの制御量とするほうがさらに安全的、有効的である。また、Cough Assistは、病人の呼気終末陽圧通気（PEEP）を保持しようがないため、高いPEEPを必要とする患者には、適用しなく、これらの患者には、高いPEEPがないと、肺胞が陥没するおそれがある。もう一つの明らかな欠点は、Cough Assistには、生命サポートシステムにあるべきの警報システムが含まれないことである。最後に、Cough Assistは、呼気と吸気とで共用する一つの配管しかなく、次の吸気時に、前回の咳で出した分泌物を吸い込む恐れがあり、病人自身の二次感染リスクを増すリスクがあるし、配管の寿命を減らすこともあるとともに、次回に当該機械を使う病人の感染リスクを増やすこともある。

また、特許ＷＯ２００７/０５４８２９Ａ２では、機械による吸排気装置を発明した。当該装置は、呼吸器により、気流を吸い込み、それから早めに、短く気体を吐き出ることにより、人間の体の咳を模擬し、気道と気管支とに溜まっている痰をスムーズに排出する。 こういうシステムは、気流の検出を通じて、吸気と呼気とを自動的に制御し、作業員の負担を軽減している。連続的な何回もの間歇的な陰圧呼気により、痰を咳で出すことは、陰圧が大きすぎることにより、肺胞がしなびるのを防止する、さらに、十本ぐらいの気管支に影響を与えて、肺の深い部分から痰を排出する。しかし、人体の咳のすべての動作は、深吸気と、声門閉鎖と、横隔膜筋の降下と、呼気筋と、腹筋の迅速収縮とで、これにより、肺内の圧力を高め、そして声門を開け、横隔膜筋が収縮し、肺内の高圧空気を吹き出す。当該喀痰装置は、みな咳の気流を模擬するだけで、咳に係る呼吸筋はみな運動に参加しなかった。機械で通気する病人にとって、長期的な酸素不足及び全身の栄養不良により、横隔膜筋の繊維が減少し、しなびるし、横隔膜筋の移動度合が減少する。当該装置は喀痰において、気流運動を模擬するだけである。まず、当該設備は病人の陽圧通気過程に干渉しない。もし特殊な制御がないなら、咳が出る前に、十分大きい湿気量を確保しようがないため、有効な咳を形成できないおそれがある。次に、呼吸器の陽圧通気過程自身は、機械による肺損傷をもたらし、当該排痰装置には、気流運動しかなく、筋肉が追従しないため、制御不当なら、必要以上の機械による肺損傷をもたらす。次に、腹筋の収縮による補助がなく、陰圧気流だけで、排痰するなら、咳、喀痰する動作の強さに影響し、痰の排出に不利である。最後に、病人の排痰を助けるのは、病人が早めに機械を外すのを促進できるが、しかし横隔膜筋委縮の患者にとって、横隔膜筋が鍛えられなかったため、早めに機械を外すのが効果に影響する。

本発明は従来技術の不足に対し、知能バイオニクス排痰システムを提供する。当該システムにより、気流運動及び呼吸筋運動の両面から、知能的に人間の咳を模擬し、病人の肺の深い部分における分泌物を排出するのを、安全的、有効的に補助し、呼吸器に係る肺炎の発病確率を下げ、また患者の横隔膜筋の回復を助け、早めに呼吸器を外すのを実現する。

また本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

〔請求項１〕
陰圧気流を発生するための陰圧吸引モジュールと、
前記陰圧吸引モジュールと病人との間に接続され、また前記陰圧吸引モジュールからの陰圧気流の通過を許容し、さらに陽圧気流の通過を許容する三方装置と、
神経刺激モード又は機械推進モードで、呼吸筋に特定な動きを発生させ、気流運動に協力する呼吸筋同期運動モジュールと、
前記三方装置及び前記呼吸筋同期運動モジュールに接続される中央処理モジュールと、
前記三方装置に接続され、また陽圧気流を発生する陽圧通気モジュールと、
を含み、
前記三方装置は、前記陽圧通気モジュールから前記三方装置までの気流を選択的に遮断する第一バルブを含み、
前記三方装置と前記陰圧吸引モジュールとの間に、前記三方装置から陰圧吸引モジュールまでの気流を選択的に遮断する第二バルブが設置され、
前記三方装置は、集痰コネクターを介して集痰コップに接続され、
前記陽圧通気モジュールが作動する時、前記中央処理モジュールは、前記第一バルブを開け、且つ前記第二バルブを閉め、さらに呼吸筋同期運動モジュールの吸気を発生する時の筋肉動きを制御し、
前記陰圧吸引モジュールが作動する時、前記中央処理モジュールは、前記第二バルブを開け、且つ前記第一バルブを閉め、さらに呼吸筋同期運動モジュールの咳を発生する時の筋肉動きを制御する、
ことを特徴する知能バイオニクス排痰システム。
〔請求項２〕
前記中央処理モジュールに接続されるセンサーモジュールと、表示モジュールとを、さらに含む、
請求項１に記載の知能バイオニクス排痰システム。
〔請求項３〕
前記センサーモジュールの第一検出点は、前記三方装置と前記陽圧通気モジュ―ルとの直結している分岐路の側壁に位置し、
前記センサーモジュールの第二検出点及び第三検出点は、前記三方装置と患者との直結している分岐路の側壁に位置し、
ここで、前記第二検出点と患者との距離は、前記第三検出点と患者との距離より大きい、
請求項２に記載の知能バイオニクス排痰システム。
〔請求項４〕
前記中央処理モジュールは、前記第一検出点と前記第三検出点と、を踏まえて、前記第一バルブが閉められているか否かを判断する、
請求項３に記載の知能バイオニクス排痰システム。
〔請求項５〕
前記第一検出点と前記第三検出点との間の圧力差が、所定の閾値を超えた場合、前記中央処理モジュールは、前記第一バルブが閉められていると判断する、
請求項３又は４に記載の知能バイオニクス排痰システム。
〔請求項６〕
前記中央処理モジュールは、前記第二検出点と前記第三検出点との間の圧力差を踏まえて、病人の呼吸する気体流量の大きさと方向を計算し、さらに、計算された流量の大きさと方向と、を踏まえて、病人の吸気終了及び呼気終了しているか否かを判断する、
請求項３、４又は５に記載の知能バイオニクス排痰システム。
〔請求項７〕
前記陽圧通気モジュールは、呼吸器である、
請求項１〜６の何れかに記載の知能バイオニクス排痰システム。
〔請求項８〕
前記第一バルブは、エアーダイヤフラムバルブである、
請求項１〜６の何れかに記載の知能バイオニクス排痰システム。
〔請求項９〕
前記陰圧吸引モジュールの許容陰圧気流量は、１４Ｌ/ｍｉｎｕｔｅ〜８００Ｌ/ｍｉｎｕｔｅである、
請求項１〜８の何れかに記載の知能バイオニクス排痰システム。
〔請求項１０〕
前記神経刺激モードは、電流刺激又は磁気刺激であり、
前記電流刺激では、両側の横隔膜神経に働く一対の治療電極と、胸大筋表面に働く一対の参考電極を採用し、
前記磁気刺激は、充電コンデンサーと刺激コイルと、を採用し、電気エネルギーを貯留するコンデンサーによる刺激コイルへの放電を利用して、パルス電流を発生する、
請求項１〜９の何れかに記載の知能バイオニクス排痰システム。
〔請求項１１〕
前記機械推進モードは、機械アームが主要な呼吸筋に作用するのを採用し、中央処理モジュールの制御信号に基づいて、異なる推進を生成し、吸気と、呼気と、に協力する、
請求項１〜９の何れかに記載の知能バイオニクス排痰システム。
〔請求項１２〕
前記第二バルブは、切替弁であり、
前記第二バルブは、空洞体１と、エアダクト２と、転向アセンブリ３と、電気エネルギー駆動装置４と、ホルダ５と、を含み、
前記切替弁は、ファンによって発生された陰圧気圧の流れの流通及び遮断を制御し、
前記空洞体１は、気体吸出し孔１５を有する前端蓋１１と、空洞体本体１２と、通過孔１７を有する後端蓋１３と、によって構成され、ねじで締結されて、
前記空洞体１における一つの側面の前記前端蓋１１に近い部分には、駆動気孔１４があり、
前記空洞体１の上面又は側面の前記後端蓋１３に近い部分には、自由気孔１６があり、
前記空洞体１における前記駆動気孔１４の両側には、ガスケット１８があり、
前記エアダクト２は、前記駆動気孔１４に連結され、
前記転向アセンブリ３は、転向スライドブロック３１と、マンドリル３２と、スプリング３９とにより構成され、
前記スプリング３９は、前記空洞体１内部における段差に位置し、その一側が前記空洞体１の前記前端蓋１１を突き、他側は前記転向スライドブロック３１に接触し、
前記転向スライドブロック３１は、前記空洞体１の中にあり、その周辺が前記空洞体１の内壁に密閉的接触し、前記スプリング３９と前記マンドリル３２との交代的な働きで、前記空洞体１の軸線に沿って、直線的な往復運動をし、
前記マンドリル３２は、前記通過孔１７を通過し、さらに前記転向スライドブロック３１に接続し、前記電気エネルギー駆動装置４の働きで、前記空洞体１の軸線に沿って、運動し、
前記空洞体１と、前記電気エネルギー駆動装置４とは、前記ホルダ５に取り付けられる、
請求項１に記載の知能バイオニクス排痰システム。
〔請求項１３〕
前記空洞体１が分離式である、
請求項１２に記載の知能バイオニクス排痰システム。
〔請求項１４〕
前記転向アセンブリ３は、前記転向スライドブロック３１と、前記マンドリル３２と、推進ブロック３３と、ロール３４と、カム３５と、変位センサー３６と、変位回転盤３７と、支持台３８と、前記スプリング３９により、構成され、
前記電気エネルギー駆動装置４は、モータであり、
前記推進ブロック３３は、前記支持台３８の上側に設置され、その開放側の上端に、 貫通孔３３１が設けられ、ピン３３２により、前記自由に回転できるロール３４に連結し、
前記推進ブロック３３の閉鎖側における側面には、前記貫通孔３３３が設けられ、 前記マンドリル３２が前記貫通孔３３３に挿入可能に接続し、
前記推進ブロック３３の側面側には、ねじ穴３３４が設けられ、ねじ３３５により、前記マンドリル３２を固定し、
前記支持台３８は、前記ホルダ５に固定され、前記推進ブロック３３を支え、
前記カム３５の下側は、前記電気エネルギー駆動装置４に締結され、前記電気エネルギー駆動装置４と一緒に回転し、上側は前記変位回転盤３７に締結され、両者は一緒に回転し、
前記変位センサー３６は、前記ホルダ５に固定され、前記変位回転盤３７を検出することによって、前記電気エネルギー駆動装置４の回転軌跡を判断する、
請求項１２又は１３に記載の知能バイオニクス排痰システム。
〔請求項１５〕
前記転向アセンブリ３は、前記転向スライドブロック３１と、前記マンドリル３２と、カム３５と、変位センサー３６と、変位回転盤３７と、前記スプリング３９により、構成され、
前記電気エネルギー駆動装置４は、モータであり、
前記カム３５の下側は、前記電気エネルギー駆動装置４に締結され、前記カム３５は前記電気エネルギー駆動装置４と一緒に回転し、
前記カム３５の上側は前記変位回転盤３７に締結され、両者は一緒に回転し、
前記マンドリル３２は、直接に前記カム３５に接触し、前記カム３５に動かされ、前記空洞体１の軸線に沿って、運動し、
前記変位センサー３６は、前記ホルダ５に固定され、前記変位回転盤３７を検出することによって、前記電気エネルギー駆動装置４の回転軌跡を判断する、
請求項１２又は１３に記載の知能バイオニクス排痰システム。
〔請求項１６〕
前記転向アセンブリ３は、前記転向スライドブロック３１と、前記マンドリル３２と、前記スプリング３９により、構成され、
前記電気エネルギー駆動装置４は、電磁石であり、
前記マンドリル３２は、前記電磁石に動かされ、前記空洞体１の軸線に沿って、運動する、
請求項１２又は１３に記載の知能バイオニクス排痰システム。
〔請求項１７〕
前記三方装置は、三方下端２−１と、三方上端２−２と、蓋２−３と、ダイヤフラムバルブ２−４と、空気抵抗２−５と、を含み、
前記三方下端２−１は、陽圧ユニット接続口２−１１と、陰圧ユニット接続口２−１２と、第一圧力検出点２−１３と、溝２−１４と、を含み、
前記三方上端２−２は、病人接続口２−２１と、雌ねじ２−２２と、第二圧力検出点２−２３と、第三圧力検出点２−２４と、スナップ２−２５と、を含み、
前記蓋２−３は、雄ねじ２−３１と空気供給孔２−３２と、含む、
請求項１〜１１の何れかに記載の知能バイオニクス排痰システム。
〔請求項１８〕
咳のプロセスが起動される場合、前記中央処理モジュールは、前記陰圧吸引モジュールと前記呼吸筋同期運動モジュールが同期的で、協力して作動するように制御し、その制御方法は、
前記第一バルブを開け、前記第二バルブを閉め、前記呼吸筋同期運動モジュールが横隔膜筋の収縮し、病人の吸気をより十分にさせ、有効な咳になるように準備する吸気ステップと、
圧力検出点により吸気が終了したことが検出された場合、前記第二バルブを開け、前記第一バルブを閉めると同時に、前記呼吸筋同期運動モジュールが腹筋の収縮動作を発生することで、気流と筋肉との二つの方面で正常な咳を模倣するステップと、
圧力検出点により呼気が終了したことが検出された場合、前記第二バルブを閉め、前記第一バルブを開けることで、新しい呼吸周期が始まるステップと、を含む
請求項１に記載の知能バイオニクス排痰システム。

本発明は、知能バイオニクス排痰システムを提供する。当該システムは陰圧吸引モジュールと、患者接続口ユニットと、中央処理モジュールと、呼吸筋同期運動モジュールと、を含む。ここで、前記陰圧吸引モジュールは、陰圧気流を発生し、気体を患者の肺から排出するためのものである。前記患者接続口ユニットは、陽圧及び陰圧の気流の通過を許容し、さらに、陽圧通気モジュールと、前記陰圧吸引モジュールと、病人との間に接続される。ここで、陽圧通気モジュールが呼吸器でよい。前記中央処理モジュールは、前記患者接続口ユニットと、呼吸筋同期運動モジュールと、に接続している。呼吸筋同期運動モジュールは、神経刺激モードで又は機械推進モードで、呼吸筋に特定的な動きを発生させ、気流運動に協力する。

さらに、前記病人接続口ユニットは、三方装置と、集痰コネクターと、集痰コップと、を含む。前記三方装置は、前記陽圧通気モジュールから患者接続口ユニットへの気流を選択的に遮断する前記第一バルブと、前記三方装置と前記陰圧吸引モジュールとの間に設置され、前記患者接続口ユニットから前記陰圧吸引モジュールへの気流を選択的に遮断する第二バルブと、を含む。

さらに、前記陽圧通気モジュールが作動する時、前記中央処理モジュールは、前記第一バルブを開け、且つ前記第二バルブを閉め、及び呼吸筋同期運動モジュールの吸気を発生する時の筋肉動き、即ち横隔膜筋の収縮を制御する。

さらに、前記陰圧吸引モジュールが作動する時、前記中央処理モジュールは、前記第二バルブを開け、且つ前記第一バルブを閉め、及び呼吸筋同期運動モジュールの咳を発生する時の筋肉動き、即ち腹筋の収縮を制御する。

さらに、知能バイオニクス排痰システムは、前記中央処理モジュールにつながっているセンサーモジュールと表示モジュールと、をさらに含む。

さらに、前記センサーモジュールの第一検出点は、前記三方装置と前記陽圧通気モジュ―ルとの直結している分岐路の側壁に位置し、前記センサーモジュールの第二検出点及び第三検出点は、前記三方装置と患者との直結している分岐路の側壁に位置し、ここで、前記第二検出点と患者との距離は、前記第三検出点と患者との距離より大きい。

さらに、前記中央処理モジュールは、前記第一検出点と前記第二検出点と、を踏まえて、前記第一バルブが閉められているか否かを判断する。

さらに、前記第一検出点と前記第三検出点との間の圧力差が、所定の閾値を超えた場合、前記中央処理モジュールは、前記第一バルブが閉められていると判断する。安全措置として、もし吸気段階で、第一バルブが開けていないなら、警報が鳴ることになる。

さらに、前記中央処理モジュールは、前記第二検出点と前記第三検出点との間の圧力差を踏まえて、病人の呼吸する気体流量の大きさと方向を計算する。

さらに、前記中央処理モジュールは、三つの圧力検出点で得た圧力と流量を踏まえて、病人の吸気終了と呼気終了と、を判断することにより、吸気と呼気との制御を適時に切り替える。

さらに、前記陽圧通気モジュールは呼吸器及びその配管である。

さらに、前記陰圧吸引モジュールは、一つの陰圧源、例えばターボファン、及びその配管である。

さらに、前記第一バルブはエアーダイヤフラムバルブである。

さらに、前記第二バルブは電気制御切替弁である。

さらに、前記陰圧吸引モジュールの許容陰圧気流量は１４Ｌ/ｍｉｎｕｔｅ〜８００Ｌ/ｍｉｎｕｔｅである。

さらに、前記神経刺激モードは電流刺激又は磁気刺激である。さらに、前記電流刺激では、両側の横隔膜神経に働く一対の治療電極と、胸大筋表面に働く一対の参考電極を採用する。

さらに、前記磁気刺激モジュールは、充電コンデンサーと刺激コイルと、を採用し、電気エネルギーを貯留するコンデンサーによる刺激コイルへの放電を利用して、パルス電流を発生する。

さらに、前記機械推進モードは、機械アームが主要な呼吸筋に作用するのを採用し、中央処理モジュールの制御信号により、異なる推進を生成し、吸気と、呼気と、に協力する。

本発明は、気道を開閉する機能を備える三方装置の構造をさらに提供する。当該構造は、三方下端２−１と、三方上端２−２と、蓋２−３と、ダイヤフラムバルブ２−４と、空気抵抗２−５と、を含む。前記三方下端２−１は、陽圧ユニット接続口２−１１と、陰圧ユニット接続口２−１２と、第一圧力検出点２−１３と、溝２−１４と、を含む。ここで、前記第一圧力検出点２−１３は、前記陽圧ユニット接続口２−１１の側壁にあり、前記陽圧ユニット接続口２−１１と前記陰圧ユニット接続口２―１２とは、前記三方下端２−１の一側にあるが、前記溝２−１４は前記三方下端２−１の他側にある。前記三方上端２−２は、病人接続口２−２１と、雌ねじ２−２２と、第二圧力検出点２−２３と、第三圧力検出点２−２４と、スナップ２−２５と、を含む。ここで、前記第二圧力検出点２−２３と第三圧力検出点２−２４とは、前記病人接続口２−２１の側壁にあり、また前記第二圧力検出点２−２３と前記スナップ２−２５との距離が、第三圧力検出点２−２４とスナップ２−２５との距離より小さく、前記第二圧力検出点２−２３と病人との距離は、前記第三圧力検出点２−２４と病人との距離より大きい。前記蓋２−３は、雄ねじ２−３１と空気供給孔２−３２と、含み、また、その位置は、前記陽圧ユニット接続口２−１１と向き合っている。また、前記三方上端２−２にあるスナップ２−２５と前記三方下端にある溝２−１４とは、セットになって、連結している。当然二者の連結関係はこれに限定されず、互いにセットできるその他の構造を採用してもよい。前記三方の上端２−２は、その雌ねじ２−２２により、前記蓋２−３の雄ねじ２−３１に接合し、前記ダイヤフラムバルブ２−４は、前記三方上端２−２内の前記蓋２-3に対応する位置に設置される。また前記空気抵抗２−５は、前記病人接続口内に設置され、流れる気流圧力に変化を発生させ、気体の流量をモニターリングするためである。

医務者の配管を接続する際の誤作動を避けるために、前記第一圧力検出点２−１３と、第二圧力検出点２−２３と、第三圧力検出点２−２４と、空気供給孔２−３２には、差し込み間違いを防止する構造がある。例えば、前記第一圧力検出点２−１３、の周囲には、均一的分布される四つの溝又は突起が設置され、前記第二検出点２−２３の周囲には、三つの溝又は突起が均一的に分布されているが、前記第三圧力検出点２−２４の周囲には、二つの溝又は突起が対称的に分布されている。当然、前記差し込み間違い防止構造は、例示的な目的にしか使われなく、複数のその他の構造も採用できる。

類似的に、前記三方上端２−２と、三方下端２−１と、蓋２−３とは、みな差し込み間違い防止構造を設け、医務者の配管を接続する際の誤作動を防止する。

本発明は、電気制御切替弁の構造設計をさらに提供する。その構造は、一つの空洞体１と、エアダクト２と、転向アセンブリ３と、電気エネルギー駆動装置４と、ホルダ５と、を含む。前記切替弁は、システムにより、制御され、ファンによって発生する気圧の流れを制御する。前記空洞体１は、気体吸出し孔１５を有する前端蓋１１と、空洞体本体１２と、通過孔１７を有する後端蓋１３と、によって構成され、ねじで締結されている。前記空洞体１における一つの側面の前端蓋１１に近い部分には、駆動気孔１４があり、上面又は側面の後端蓋13に近い部分には、自由気孔１６があり、前記空洞体１における駆動気孔１４の両側には、ガスケット１８がある。前記エアダクト２は、前記駆動気孔１４に連結している。転向アセンブリ３は、転向スライドブロック３１と、マンドリル３２と、スプリング３９により構成される。前記スプリング３９は、前記空洞体１内部における段差に位置し、その一側が空洞体１の前端蓋１１を突き、他側は転向スライドブロック３１に接触する。前記転向スライドブロック３１は、前記空洞体１の中にあり、その周辺が前記空洞体１の内壁に密閉的接触し、前記スプリング３９と前記マンドリル３２との交代的な働きで、前記空洞体１の軸線に沿って、直線的な往復運動をする。前記マンドリル３２は、前記通過孔１７を通過し、さらに前記転向スライドブロック３１に接続し、電気エネルギー駆動装置４の働きで、前記空洞体１の軸線に沿って、運動する。前記空洞体１と、電気エネルギー駆動装置４とは、前記ホルダ５に取り付けられる。

前記空洞体１が分離式であるのが好ましい。

代替的に、前記転向アセンブリ３は、転向スライドブロック３１と、マンドリル３２と、推進ブロック３３と、ロール３４と、カム３５と、変位センサー３６と、変位回転盤３７と、支持台３８と、スプリング３９とにより、構成される。前記電気エネルギー駆動装置４はモータであり、前記推進ブロック３３は、前記支持台３８の上側に設置され、その開放側の上端に、貫通孔３３１が設けされ、ピン３３２により、前記自由に回転できるロール３４に連結する。推進ブロック３３の閉鎖側における側面には、貫通孔３３３が設けられ、前記マンドリル３２が挿入可能に接続している。推進ブロック３３の側面側には、ねじ穴３３４が設けられ、ねじ３３５により、前記マンドリル３２を固定する。前記支持台３８は、前記ホルダ５に固定され、前記推進ブロック３３を支える。前記カム３５の下側は、前記電気エネルギー駆動装置４に締結され、電気エネルギー駆動装置４と一緒に回転し、上側は前記変位回転盤３７に締結され、両者は一緒に回転する。前記変位センサー３６は、前記ホルダ５に固定され、前記変位回転盤３７を検出することによって、前記電気エネルギー駆動装置４の回転軌跡を判断する。

また、前記転向アセンブリ３は、さらに、転向スライドブロック３１と、マンドリル３２と、カム３５と、変位センサー３６と、変位回転盤３７と、スプリング３９により、構成される。前記電気エネルギー駆動装置４はモータであり、前記カム３５の下側は、前記電気エネルギー駆動装置４に締結され、電気エネルギー駆動装置４と一緒に、回転し、上側は前記変位回転盤３７に締結され、両者は一緒に回転する。前記マンドリル３２は、直接に前記カム３５に接触し、前記カム３５に動かされ、前記空洞体１の軸線に沿って、運動する。前記変位センサー３６は、前記ホルダ５に固定され、前記変位回転盤３７を検出することによって、前記電気エネルギー駆動装置４の回転軌跡を判断する。

好ましく、前記転向アセンブリ３は、転向スライドブロック３１と、マンドリル３２と、スプリング３９とにより、構成される。前記電気エネルギー駆動装置４は電磁石であり、前記マンドリル３２は、前記電磁石に動かされ、前記空洞体１の軸線に沿って、運動する。

本発明は、呼吸筋運動と機械吸排気とを組み合わせて、更に知能的に人間の咳を模擬し、更に安全的、有効的に、病人の肺の深い部分における分泌物を排出するのを助けて、呼吸器を使う病人の呼吸器に係る肺炎にかかるリスクを軽減するのを支援する。呼吸器の陽圧で空気を送るのを終了しようとする場合、中央制御モジュールは、陰圧呼気をスタートし、また同時に呼吸筋の運動を連動することによって、病人は早めに呼気するとともに、適当な呼吸筋運動を配合し、さらに有効な深吸気を実現できるし、さらに有効、快速な呼気も実現でき、有効な咳を形成する。なお、さらによい人間と機械との同期性を達せ、人間と機械との抵抗を減少し、また、横隔膜筋を機械の通気過程に参加させ、陰圧吸気による関連損傷を有効に軽減する。

また、呼吸筋運動を機械による吸排気排痰に取り入れ、危篤病人の機械通気する際に、機械通気に係る肺損傷（VILI）と関連的な肺炎（VAP）と、を最大程度で、避けるのに役立つとともに、横隔膜筋の機能を改善し、横隔膜筋の活力を保ち、呼吸器による横隔膜の機能障害（VIDD）を効果的に防止し、ずっとICU医者を悩ませてきたこの三種類の合併症にかつてない解決方法を提出し、病人が早めに人工呼吸器を外すのを促進し、またVILI、VAPを予防する薬物の使用を減少し、病人の医療負担と副作用と、を軽減できる。

本発明による知能バイオニクス排痰システムの構造を示す図である。 本発明による三方装置の構造及び圧力検出点の構造を示す図である。 本発明による気道を開閉する機能を備える切替弁の構造を示す図である。 本発明による気道を開閉する機能を備える切替弁の空洞体の構造を示す図である。 本発明による気道を開閉する機能を備える切替弁の空洞体の断面図である。 本発明による気道を開閉する機能を備える切替弁の転向アセンブリの構造を示す図である。 本発明による気道を開閉する機能を備える切替弁のカムの位置の構造を示す図である。 本発明による気道を開閉する機能を備える切替弁推進ブロックの構造を示す図である。 本発明による気道を開閉する機能を備える切替弁のもう構造を示す図である。 本発明による気道を開閉する機能を備える切替弁の操作状態を示す図である。 本発明による気道を開閉する機能を備える切替弁の操作状態を示す図である。 本発明による気道を開閉する機能を備える切替弁の操作状態を示す図である。 本発明による気道を開閉する機能を備える切替弁の操作状態を示す図である。 本発明の気道による開閉する機能を備える切替弁の操作状態を示す図である。 本発明によるその各部材が接続していない病人接続口ユニットである。 本発明によるその各部材が接続している病人接続口ユニットである。

以下、図面に合わせて、本発明の知能バイオニクス排痰システムに対して詳細に説明する。

本発明の一方面によると、知能バイオニクス排痰システムを提供する。図１に示すように、当該知能バイオニクス排痰システムは、陽圧気流を発生するための陽圧通気モジュールと、陰圧気流を発生するための陰圧吸引モジュールと、陽圧及び陰圧気流の通過を許容する病人接続口ユニットと、中央処理モジュールと、表示モジュールと、センサーモジュールと、呼吸筋同期運動モジュールと、を含む。ここで、陽圧通気モジュールは人工呼吸器であってもよい。また、陽圧通気モジュールと、陰圧吸引モジュールと、病人との間は、一つの三方装置を含む病人接続口ユニットにより、接続されている。前記三方装置は、前記陽圧通気モジュールから病人接続口ユニットへの気流を選択的に遮断する第一バルブ含む。前記三方装置と前記陰圧吸引モジュールとの間に、病人接続口ユニットから前記陰圧吸引モジュールへの気流を選択的に遮断する第二バルブが設置される。前記第一バルブがエアーダイヤフラムバルブを採用できるのが好ましい。

前記中央処理プロセッサは、センサーモジュールからのフィードバックを踏まえて、呼吸器の陽圧気流による病人の肺への空気入れを許容又は停止するために、第一バルブを選択的に開閉するステップと、陰圧気流による病人の肺から排気をするのを許容又は停止するために、第二バルブを選択的に開閉するステップと、呼吸筋同期運動モジュールを制御することによって、吸気又は呼気時の筋肉の動きを発生するステップと、を実現する。

前記呼吸筋同期運動モジュールは、神経を刺激する手段で横隔膜筋ペーシングする目的を達することもできるし、又は機械による押し進める手段で呼吸筋を運動させることもできる。神経を刺激する手段には、電気刺激と、磁気刺激との二種類がある。ここで、刺激信号は、みな一つのシングルチップマイクロコンピューターにより発生した四角形のパルスの整形や拡大されたものである。電気刺激装置は、患者の両側における横隔膜神経に働く一対の治療電極と、患者の胸大筋の表面に働く一対の参考電極と、を含む。磁気刺激装置は、一つの充電コンデンサーと、一つの刺激コイルと、を含み、電気エネルギーを蓄えるコンデンサーが刺激コイルに放電することにより、人体を刺激するパルス電流を発生する。機械による押し進める手段は、二つの機械アームを含み、それぞれ横隔膜筋と腹筋とに働き、中央処理モジュールの制御信号に応じて、対応する推進動きを発生する。

敏感なセンサーモジュールは、システムに有効な警報システムがついているのを確保する。ある呼吸段階で、バルブが予定の動きを発生していないと判断された場合、一番高いランクの警報が鳴るが、その他の問題に対して、低いランクの警報が鳴る。

図１５、図１６に示すように、前記病人接続口ユニットは、三方装置１５１と、集痰コネクター１５２と、集痰コップ１５３と、を含む。前記三方装置１５１は、センサーモジュールにおける三つの圧力センサを結ぶ三つの圧力検出点を設ける。ここで、二つの検出点は、圧力差で流量を計算することに使われるため、この三つのセンサはリアルタイムに病人の呼吸状況を確かめられる。

以下に、図面２に組み合わせて、三方装置の構造及びその三つの圧力検出点の設置について、詳しく説明する。

図２に示すように、前記三方装置は、三方下端２−１と、三方上端２−２と、蓋２−３と、ダイヤフラムバルブ２−４と、空気抵抗２−５と、を含む。前記三方下端２−１は、陽圧ユニット接続口２−１１と、陰圧ユニット接続口２−１２と、圧力検出点２−１３と、溝２−１４と、を含む。前記圧力検出点２−１３は、前記三方下端２−１の前記陽圧ユニット接続口２−１１との直結する分路の側壁にある。前記三方上端２−２は、病人接続口２−２１と、雌ねじ２−２２と、圧力検出点２−２３、２−２４と、スナップ２−２５と、を含む。前記圧力検出点２−２３、２−２４は、前記三方上端２−２の病人との直結する分路の側壁にあり、また圧力検出点２−２３と前記圧力検出点２―２４とは、病人までの距離が違う。医務者の配管接続する際の誤作動を避けるために、前記圧力検出点２−１３と、２−２３と、２−２４と、空気供給孔２−３２には、差し込み間違いを防止する構造がある。前記スナップ２−２５は、三方下端における溝２−１４にセット接続され、設備の気密性を高める。前記圧力検出点２−１３は、検出気流を一つの圧力センサに導き、陽圧接続口ユニット２−１１における気体の圧力をリアルタイムにモニタリングするためである。前記圧力検出点２−２４は、検出気流を一つの圧力センサに導き、病人接続口２−２１における気体の圧力をリアルタイムにモニタリングするためである。前記圧力検出点２−１３と２−２４とは、協力して、前記ダイヤフラムバルブ２−４が閉められているか否かを判断するのに使われることができ、２―１３と２−２４との圧力差が所定の閾値を超えた場合、ダイヤフラムバルブが閉められていると思われる。前記圧力検出点２−２３、２−２４は、検出気流を一つの差動センサに導き、前記空気抵抗２-５と協力して、病人接続口２−２１を流れる気体流量の大きさ及び方向をリアルタイムにモニタリングするのに用いられ、２−２３、２−２４の接続口から、圧力差を得て、空気抵抗２−５の形状を考慮したうえで、気体流量の大きさ及び方向を算出できる。

第一バルブには、一つのエアーダイヤフラムが含まれ、ダイヤフラムが吹き上げられていない場合、三方装置の第一分岐路の空洞体に平らに置かれているが、ダイヤフラムが吹き上げられている場合、膨張して、第一分岐路の空洞体を閉塞する。第一バルブが開いた際に、陽圧で気流を呼吸器から病人の肺まで送り、病人の肺が陰圧に曝されるのを防止するために、第二バルブが閉まる。第二バルブが開いた際に、病人の肺が陰圧（許容陰圧の気流流量が１４Ｌ/ｍｉｎｕｔｅ〜８００Ｌ/ｍｉｎｕｔｅである）に曝されて、この時、呼吸器が陰圧に曝されるのを防止するために、第一バルブを閉める。

本システムの一番大きい特徴は、機械で吸気と呼気（咳）を補助するとともに、呼吸筋の同期運動を補助できる。呼吸時の筋肉運動は、呼吸筋の収縮と拡張による胸郭の律動的な拡張と縮小する過程である。主な吸気筋は横隔膜筋の外肋間筋を含み、主な呼気筋は内肋間筋と腹筋であり、補助呼気筋は、斜角筋と胸鎖乳突筋を含み、力を入れて吸気する時だけ、役割を果たす。吸気する時は、主に横隔膜筋の収縮であり、咳をする時は、主に腹筋と内肋間筋の収縮である。咳をするプログラムを開始する時に、吸気段階で、第一バルブを開け、第二バルブを閉めるとともに、呼吸筋同期運動モジュールは、横隔膜筋の収縮動きを発生することにより、病人の吸気がさらに十分になり、有効な咳が出る準備をする。圧力検出点は吸気終了を確かめた場合、第二バルブを開け、第一バルブを閉めるとともに、呼吸筋同期運動モジュールは、腹筋の収縮動きを発生し、気流及び筋肉運動の両面から、正常な咳を模擬し、肺の分泌物の排出効果がさらによくなる。圧力検出点は呼気終了を確かめた場合、第二バルブを閉め、第一バルブを開け、新たな呼吸サイクルをスタートする。

本発明により、気道を開閉する機能を備える電気制御切替弁をさらに提供する。以下に、図面に組み合わせて、当該気道を開閉する機能を備える電気制御切替弁における複数の実施例を詳細に説明する。

第一実施例で、図３に示すように、本発明により、気道を開閉する機能を備える電気制御切替弁は、一つの空洞体１と、エアダクト２と、転向アセンブリ３と、電気エネルギー駆動装置４と、ホルダ５と、を含む。切替弁は、システムに制御され、ファンにより発生した気圧の流通を制御する。切替弁を閉めた場合、患者が気圧の働きに曝されることはなく、切替弁を開けた場合、患者は気圧の働きに曝され、気体は患者体内と関連設備との間に早めに流れるが、人の体に何らかの傷害を与えることがない。

図４と図５に示すように、前記空洞体１は、気体吸出し孔１５を有する前端蓋１１と、空洞体本体１２と、通過口１７を有する後端蓋１３と、により構成され、ねじで締結され、一つの側面の前端蓋１１に近い部分には、駆動気孔１４があり、上面又は側面の後端蓋１３に近い部分には、自由気孔１６がある。前記空洞体１における駆動気孔１４の両側には、ガスケット１８がある。前記エアダクト２は、前記駆動気孔１４に連結している。転向アセンブリ３は、転向スライドブロック３１と、マンドリル３２と、スプリング３９により構成される。前記スプリング３９は、前記空洞体１内部における段差に位置し、その一側が空洞体１の前端蓋１１を突き、他側が転向スライドブロック３１に接触する。前記転向スライドブロック３１は、前記空洞体１の中にあり、その周辺が前記空洞体１の内壁に密閉的接触し、前記スプリング３９と前記マンドリル３２との交代的な働きで、前記空洞体１の軸線に沿って、直線的な往復運動をする。前記マンドリル３２は、前記通過孔１７を通過し、また前記転向スライドブロック３１に接続し、電気エネルギー駆動装置４の働きで、前記空洞体１の軸線に沿って、運動する。前記空洞体１と、電気エネルギー駆動装置４とは、前記ホルダ５に取り付けられる。

前記空洞体１が分離式であるのが好ましい。

第二の実施例では、図３に示すように、本発明により、気道を開閉する機能を備える電気制御切替弁は、システムに制御され、ファンにより発生された気圧の流通を制御する。切替弁を閉めた場合、患者が気圧の働きに曝されることはなく、切替弁を開けた場合、患者は気圧の働きに曝され、気体は患者体内と関連設備との間に早めに流れるが、人の体に何らかの傷害を与えることがない。

図４と図５に示すように、前記空洞体１は、気体吸出し孔１５を有する前端蓋１１と、空洞体本体１２と、通過口１７を有する後端蓋１３と、により構成され、ねじで締結され、前記空洞体１の一つの側面の前端蓋１１に近い部分には、駆動気孔１４がある。上面又は側面の後端蓋１３に近い部分には、自由気孔１６がある。前記空洞体１の駆動気孔１４の両側には、ガスケット１８がある。前記エアダクト２は、前記駆動気孔１４に接続している。

図６に示すように、前記転向アセンブリ３は、転向スライドブロック３１と、マンドリル３２と、推進ブロック３３と、ロール３４と、カム３５と、変位センサー３６と、変位回転盤３７と、支持台３８と、スプリング３９とにより、構成される。前記転向スライドブロック３１は、前記空洞体１の中にあり、その周辺が前記空洞体１の内壁に密閉的接触し、前記スプリング３９と前記マンドリル３２との交代的な働きで、前記空洞体１の軸線に沿って、直線的な往復運動をする。前記マンドリル３２は、前記通過孔１７を通過し、また前記転向スライドブロック３１に接続し、電気エネルギー駆動装置４の働きで、前記空洞体１の軸線に沿って、運動する。

図７に示すように、前記カム３５の下側は、前記電気エネルギー駆動装置４に締結され、電気エネルギー駆動装置４と一緒に、回転し、上側は前記変位回転盤３７に締結され、両者は一緒に回転する。

図８に示すように、前記推進ブロック３３は、前記支持台３８の上側に設置され、その開放側の上に、貫通孔３３１が設けられ、ピン３３２により、前記自由に回転できるロール３４に連結する。推進ブロック３３の閉鎖側における側面は、貫通孔３３３が設けられ、前記マンドリル３２に挿入可能に接続している。推進ブロック３３の側面側には、ねじ穴３３４が設けられ、ねじ３３５により、前記マンドリル３２を固定する。前記支持台３８は、前記ホルダ５に固定され、前記推進ブロック３３を支える。前記変位センサー３６は前記ホルダ５に固定され、前記変位回転盤３７を検出することによって、前記電気エネルギー駆動装置４の回転軌跡を判断する。前記スプリング３９は、前記空洞体１内部における段差に位置し、その一側が空洞体１の前端蓋１１を突き、他側は転向スライドブロック３１に接触する。前記電気エネルギー駆動装置４はモータであり、前記空洞体１と、電気エネルギー駆動装置４とは、前記ホルダ５に取り付けられる。

前記空洞体１が分離式であるのが好ましい。

第三実施例では、図４と図５に示すように、前記空洞体１は、気体吸出し孔１５を有する前端蓋１１と、空洞体本体１２と、通過口17を有する後端蓋１３と、により構成され、且つねじで締結される。前記空洞体１は、一つの側面の前端蓋１１に近い部分に、駆動気孔１４があり、上面又は側面の後端蓋１３に近い部分に、自由気孔１６がある。前記空洞体１のおける駆動気孔１４の両側には、ガスケット１８がある。前記エアダクト２は、前記駆動気孔１４に接続している。前記転向アセンブリ３は、ブロック３１と、マンドリル３２と、推進ブロック３３と、ロール３４と、カム３５と、変位センサー３６と、変位回転盤３７と、支持台３８と、スプリング３９とにより、構成される。前記転向スライドブロック３１は、前記空洞体１の中にあり、その周辺が前記空洞体１の内壁に密閉的接触し、前記スプリング３９と前記マンドリル３２との交代的な働きで、前記空洞体１の軸線に沿って、直線的な往復運動をする。前記マンドリル３２は、前記通過孔１７を通過し、また前記転向スライドブロック３１に連結し、直接に前記カム３５に接触し、前記カム３５に動かされ、前記空洞体１の軸線に沿って、運動する。前記カム３５の下側は、前記電気エネルギー駆動装置４に締結され、電気エネルギー駆動装置４と一緒に、回転し、上側は前記変位回転盤３７に締結され、両者は一緒に回転する。前記変位センサー３６は、前記ホルダ５に固定され、前記変位回転盤３７を検出することによって、前記電気エネルギー駆動装置４の回転軌跡を判断する。前記スプリング３９は、前記空洞体１内部における段差に位置し、その一側が空洞体１の前端蓋１１を突き、他側は転向スライドブロック３１に接触する。前記電気エネルギー駆動装置４はモータであり、前記空洞体１と、電気エネルギー駆動装置４とは、前記ホルダ５に取り付けられる。

前記空洞体１が分離式であるのが好ましい。

第四実施例では、図１４に示すように、前記転向アセンブリ３は、転向スライドブロック３１と、マンドリル３２と、スプリング３９とにより、構成される。前記スプリング３９は、前記空洞体１内部における段差に位置し、その一側が空洞体１の前端蓋１１を突き、他側は転向スライドブロック３１に接触する。前記転向スライドブロック３１は、前記空洞体１の中にあり、その周辺が前記空洞体１の内壁に密閉的接触し、前記スプリング３９と前記マンドリル３２との交代的な働きで、前記空洞体１の軸方向に沿って、直線的な往復運動をする。前記マンドリル３２は、前記通過孔１７を通過し、また前記転向スライドブロック３１に連結し、前記電磁石の推進により、前記空洞体１の軸線に沿って、運動する。前記電気エネルギー駆動装置４は電磁石であり、前記空洞体１と、電気エネルギー駆動装置４とは、前記ホルダ５に取り付けられている。

前記空洞体１が分離式であるのが好ましい。

第五実施例では、本発明により、気道を開閉する機能を備える電気制御切替弁の操作方法は、図１０に示すように、切替弁は開始状態である際に、その空洞体１内部における転向スライドブロック３１は、スプリング３９の弾力の働きで、自由気孔１６側のガスケット１８に密着し、静止状態であり、気体吸出し孔１５と転向スライドブロック３１の間にあるスプリング３９は微量圧縮状態であるステップと、図１１に示すように、モータ４は、システムから送信された気圧を事前形成する信号を受信した場合、カム３５を動かし、時計回りに回転し、カム３５とロール３４との回転の働きで、推進ブロック３３は、マンドリル３２が空洞体１前端に向かって移動するように動かし、転向スライドブロック３１が空洞体１の軸線方向に沿って、その前端に向かって、運動するのを押し進め、気体吸出し孔１５側におけるガスケット１８を突いて、空洞体１の内部と気体吸出し孔１５の外部とを遮断し、この場合のスプリングは、圧縮状態である。変位センサー３６の制御により、転向スライドブロック３１を当該位置で一時静止状態を保持させる。この際に、駆動気孔１４と自由気孔１６とだけは、通じていて、気流は自由気孔１６から駆動気孔１４に入り、空洞体１の内部に事前気圧を形成するステップと、図１２に示すように、モータ４は、システムから出した空気を吸い出す信号を受信した時に、変位センサー３６の協力で、モータ４は、カム３５が逆時計回り方向に回転して、元の位置に戻るように動かし、転向スライドブロック３１と、マンドリル３２と、推進スライドブロック３３とは、スプリング３９の働きで、転向スライドブロック３１が自由気孔１６側におけるガスケット１８に突いて、自由気孔１６と空洞体１とを遮断するまで、空洞体１の後側に向かって、跳ね戻る。この場合、空洞体１内部と気体吸出し孔１５とは、通じていて、事前気圧の働きで、気体は、気体吸出し孔１５から駆動気孔１４に入るステップと、を含む。以上の過程は必要に応じて、繰り返し回数を自ら設定できる。

第六実施例では、本発明により、気道を開閉する機能を備える電気制御切替弁のもう一つの操作方法は、切替弁は開始状態である時に、その空洞体１内部における転向スライドブロック３１は、スプリング３９の弾力の働きで、自由気孔１６側におけるガスケット１８に密着し、静止状態であり、気体吸出し孔１５と転向スライドブロック３１の間にあるスプリング３９は、微量圧縮状態であるステップと、図１３に示すように、モータ４は、システムから発信した気圧を事前形成する信号を受信した場合、カム３５を動かし、時計回りに回転し、カム３５の回転の働きで、それに直接に接触しているマンドリル３２が空洞体１前端に向かって、移動するのを押し進め、さらに転向スライドブロック３１が空洞体１の軸線方向に沿って、その前端に向かって、運動するのを押し進め、気体吸出し孔１５側にあるガスケット１８を突いて、空洞体１の内部をと気体吸出し孔１５の外部とを遮断し、この場合のスプリングは、圧縮状態である。変位センサー３６の制御により、転向スライドブロック３１を当該位置で一時静止状態を保持させる。この際に、駆動気孔１４と自由気孔１６とだけは、通じていて、気流は自由気孔１６から、駆動気孔１４に入り、空洞体１の内部に事前気圧を形成するステップと、モータ４は、システムから発信した空気を吸いだす信号を受信した場合、変位センサー３６の協力で、モータ４は、カム３５が逆時計回り方向に回転して元の位置に戻るように動かし、転向スライドブロック３１とマンドリル３２とは、スプリング３９の働きで、転向スライドブロック３１が自由気孔１６側におけるガスケット１８に突いて、自由気孔１６と空洞体１とを遮断するまで、空洞体１の後側に向かって、跳ね戻る。この場合、空洞体１内部と気体吸出し孔１５とは、通じていて、事前気圧の働きで、気体は、気体吸出し孔１５から駆動気孔１４に入るステップと、を含む。以上の過程は必要に応じて、繰り返し回数を自ら設定できる。

第七実施例では、本発明により、気道を開閉する機能を備える電気制御切替弁の操作方法は、切替弁は開始状態である時に、その空洞体１内部における転向スライドブロック３１は、スプリング３９の弾力の働きで、自由気孔１６側におけるガスケット１８に密着し、静止状態であり、気体吸出し孔１５と転向スライドブロック３１の間にあるスプリング３９は、微量圧縮状態であるステップと、図１４に示すように、電磁石は通電した後、アンドリル３２が空洞体１の前端に向かって、移動するのを推し進め、さらに転向スライドブロック３１が、空洞体１の軸線方向に沿って、その前端に向かって、運動するのを押し進め、気体吸出し孔１５側におけるガスケット１８を突いて、また転向スライドブロック３１を当該位置で一時静止状態を保持させ、この場合のスプリングは、圧縮状態である。空洞体１の内部と気体吸出し孔１５の外部とを遮断し、駆動気孔１４と自由気孔１６とだけは、通じていて、気流は自由気孔１６から駆動気孔１４に入り、空洞体１の内部に事前気圧を形成するステップと、電磁石は、断電した後、転向スライドブロック３１とマンドリル３２とは、スプリング３９の働きで、転向スライドブロック３１の右側が自由気孔１６側におけるガスケット１８に突いて、自由気孔１６と空洞体１とを遮断するまで、空洞体１の後側に向かって、跳ね戻る。この場合、空洞体１内部と気体吸出し孔１５とは、通じていて、事前気圧の働きで、気体は、気体吸出し孔１５から駆動気孔１４に入るステップと、を含む。以上の過程は必要に応じて、繰り返し回数を自ら設定できる。

以上、当該切替弁は、以上の技術特徴を有するので、呼吸気道の交換分野に極めて適用する。本発明の気道切替弁は、安定的、有効的な気流の切り替えのため呼吸設備に協力し、患者の吸排気運動を援助できるとともに、患者が気道の分泌物をスムーズに排出するのを援助する。呼吸器などの医療機械に合わせて使用されるのに非常にふさわしく、さらにその他の関連分野に広く応用されることもできる。従って、本発明が普及的に
使用されることにより、経済、健康など多方面の収益を同時に取得できることを予想できる。

本発明には、機械で通気する病人の肺の分泌物を排出するための知能バイオニクス排痰システムが開示される。呼吸器の陽圧通気により、気流を吸入し、電気又は磁気刺激又は機械推進の働きで、呼吸筋は吸気運動をし、肺の気圧は所定の閾値に達した場合、陰圧吸気に転換し、気流を快く、短く排出するとともに、電気又は磁気刺激又は機械推進の働きで、呼吸筋は快く、短い呼気運動をする。呼吸の全体の過程で、呼吸筋の運動と気流の吸入や排出とは、シンクロナイズである。

機械で通気する病人にとって、陰圧吸引に接続し、咳の呼気モードを模擬する場合、同時に呼吸筋の同期運動モジュールをスタートすることにより、横隔膜筋の収縮又は拡張を促進し、横隔膜の活動程度を増やし、横隔膜筋の筋力を高め、咳、喀痰動作の強度を強め、さらに、通気量を増やし、酸素合成作用を強め、呼吸道における繊毛の運動機能を改善し、痰の排出を促進する。

以上は、単なる本発明の好ましい実施形態であり、指摘すべきなのは、普通の当業者にとって、本発明の原理を逸脱しない前提で、若干の改善や補正をさらにでき、これらの改善や補正も、本発明の保護範囲を見なされるべき。

１：空洞体
２：エアダクト
３：転向アセンブリ
４：モータ
５：ホルダ
１１：前端蓋
１２：空洞体本体
１３：後端蓋
１４：駆動気孔
１５：気体吸出し孔
１６：自由気孔
１７：通過孔
１８：ガスケット
３１：転向スライドブロック
３２：マンドリル
３３：推進ブロック
３４：ロール
３５：カム
３６：変位センサー
３７：変位回転盤
３８：支持台
３９：スプリング
３３１：貫通孔
３３２：ピン
３３３：貫通孔
３３４：ねじ穴
３３５：ねじ
１５１：三方装置
１５２：集痰コネクター
１５３：集痰コップ
２−１：三方下端
２−２：三方上端
２−３蓋
２−４：ダイヤフラムバルブ
２−５：空気抵抗
２−１１：陽圧ユニット接続口
２−１２：陰圧ユニット接続口
２−１３：圧力検出点
２−１４：溝
２−２１：病人接続口
２−２２：雌ねじ
２−２３、２−２４：圧力検出点
２−２５：スナップ
２−３１：雄ねじ
２−３２：空気供給孔

Claims (18)

1. 陰圧気流を発生するための陰圧吸引モジュールと、
   前記陰圧吸引モジュールと病人との間に接続され、また前記陰圧吸引モジュールからの陰圧気流の通過を許容し、さらに陽圧気流の通過を許容する三方装置と、
   神経刺激モード又は機械推進モードで、呼吸筋に特定な動きを発生させ、気流運動に協力する呼吸筋同期運動モジュールと、
   前記三方装置及び前記呼吸筋同期運動モジュールに接続される中央処理モジュールと、
   前記三方装置に接続され、また陽圧気流を発生する陽圧通気モジュールと、
   を含み、
   前記三方装置は、前記陽圧通気モジュールから前記三方装置までの気流を選択的に遮断する第一バルブを含み、
   前記三方装置と前記陰圧吸引モジュールとの間に、前記三方装置から陰圧吸引モジュールまでの気流を選択的に遮断する第二バルブが設置され、
   前記三方装置は、集痰コネクターを介して集痰コップに接続され、
   前記陽圧通気モジュールが作動する時、前記中央処理モジュールは、前記第一バルブを開け、且つ前記第二バルブを閉め、さらに呼吸筋同期運動モジュールの吸気を発生する時の筋肉動きを制御し、
   前記陰圧吸引モジュールが作動する時、前記中央処理モジュールは、前記第二バルブを開け、且つ前記第一バルブを閉め、さらに呼吸筋同期運動モジュールの咳を発生する時の筋肉動きを制御する、
   ことを特徴する知能バイオニクス排痰システム。
2. 前記中央処理モジュールに接続されるセンサーモジュールと、表示モジュールとを、さらに含む、
   請求項１に記載の知能バイオニクス排痰システム。
3. 前記センサーモジュールの第一検出点は、前記三方装置と前記陽圧通気モジュ―ルとの直結している分岐路の側壁に位置し、
   前記センサーモジュールの第二検出点及び第三検出点は、前記三方装置と患者との直結している分岐路の側壁に位置し、
   ここで、前記第二検出点と患者との距離は、前記第三検出点と患者との距離より大きい、
   請求項２に記載の知能バイオニクス排痰システム。
4. 前記中央処理モジュールは、前記第一検出点と前記第三検出点と、を踏まえて、前記第一バルブが閉められているか否かを判断する、
   請求項３に記載の知能バイオニクス排痰システム。
5. 前記第一検出点と前記第三検出点との間の圧力差が、所定の閾値を超えた場合、前記中央処理モジュールは、前記第一バルブが閉められていると判断する、
   請求項３又は４に記載の知能バイオニクス排痰システム。
6. 前記中央処理モジュールは、前記第二検出点と前記第三検出点との間の圧力差を踏まえて、病人の呼吸する気体流量の大きさと方向を計算し、さらに、計算された流量の大きさと方向と、を踏まえて、病人の吸気終了及び呼気終了しているか否かを判断する、
   請求項３、４又は５に記載の知能バイオニクス排痰システム。
7. 前記陽圧通気モジュールは、呼吸器である、
   請求項１〜６の何れかに記載の知能バイオニクス排痰システム。
8. 前記第一バルブは、エアーダイヤフラムバルブである、
   請求項１〜６の何れかに記載の知能バイオニクス排痰システム。
9. 前記陰圧吸引モジュールの許容陰圧気流量は、１４Ｌ/ｍｉｎｕｔｅ〜８００Ｌ/ｍｉｎｕｔｅである、
   請求項１〜８の何れかに記載の知能バイオニクス排痰システム。
10. 前記神経刺激モードは、電流刺激又は磁気刺激であり、
    前記電流刺激では、両側の横隔膜神経に働く一対の治療電極と、胸大筋表面に働く一対の参考電極を採用し、
    前記磁気刺激は、充電コンデンサーと刺激コイルと、を採用し、電気エネルギーを貯留するコンデンサーによる刺激コイルへの放電を利用して、パルス電流を発生する、
    請求項１〜９の何れかに記載の知能バイオニクス排痰システム。
11. 前記機械推進モードは、機械アームが主要な呼吸筋に作用するのを採用し、中央処理モジュールの制御信号に基づいて、異なる推進を生成し、吸気と、呼気と、に協力する、
    請求項１〜９の何れかに記載の知能バイオニクス排痰システム。
12. 前記第二バルブは、切替弁であり、
    前記第二バルブは、空洞体１と、エアダクト２と、転向アセンブリ３と、電気エネルギー駆動装置４と、ホルダ５と、を含み、
    前記切替弁は、ファンによって発生された陰圧気圧の流れの流通及び遮断を制御し、
    前記空洞体１は、気体吸出し孔１５を有する前端蓋１１と、空洞体本体１２と、通過孔１７を有する後端蓋１３と、によって構成され、ねじで締結されて、
    前記空洞体１における一つの側面の前記前端蓋１１に近い部分には、駆動気孔１４があり、
    前記空洞体１の上面又は側面の前記後端蓋１３に近い部分には、自由気孔１６があり、
    前記空洞体１における前記駆動気孔１４の両側には、ガスケット１８があり、
    前記エアダクト２は、前記駆動気孔１４に連結され、
    前記転向アセンブリ３は、転向スライドブロック３１と、マンドリル３２と、スプリング３９とにより構成され、
    前記スプリング３９は、前記空洞体１内部における段差に位置し、その一側が前記空洞体１の前記前端蓋１１を突き、他側は前記転向スライドブロック３１に接触し、
    前記転向スライドブロック３１は、前記空洞体１の中にあり、その周辺が前記空洞体１の内壁に密閉的接触し、前記スプリング３９と前記マンドリル３２との交代的な働きで、前記空洞体１の軸線に沿って、直線的な往復運動をし、
    前記マンドリル３２は、前記通過孔１７を通過し、さらに前記転向スライドブロック３１に接続し、前記電気エネルギー駆動装置４の働きで、前記空洞体１の軸線に沿って、運動し、
    前記空洞体１と、前記電気エネルギー駆動装置４とは、前記ホルダ５に取り付けられる、
    請求項１に記載の知能バイオニクス排痰システム。
13. 前記空洞体１が分離式である、
    請求項１２に記載の知能バイオニクス排痰システム。
14. 前記転向アセンブリ３は、前記転向スライドブロック３１と、前記マンドリル３２と、推進ブロック３３と、ロール３４と、カム３５と、変位センサー３６と、変位回転盤３７と、支持台３８と、前記スプリング３９により、構成され、
    前記電気エネルギー駆動装置４は、モータであり、
    前記推進ブロック３３は、前記支持台３８の上側に設置され、その開放側の上端に、 貫通孔３３１が設けられ、ピン３３２により、前記自由に回転できるロール３４に連結し、
    前記推進ブロック３３の閉鎖側における側面には、前記貫通孔３３３が設けられ、 前記マンドリル３２が前記貫通孔３３３に挿入可能に接続し、
    前記推進ブロック３３の側面側には、ねじ穴３３４が設けられ、ねじ３３５により、前記マンドリル３２を固定し、
    前記支持台３８は、前記ホルダ５に固定され、前記推進ブロック３３を支え、
    前記カム３５の下側は、前記電気エネルギー駆動装置４に締結され、前記電気エネルギー駆動装置４と一緒に回転し、上側は前記変位回転盤３７に締結され、両者は一緒に回転し、
    前記変位センサー３６は、前記ホルダ５に固定され、前記変位回転盤３７を検出することによって、前記電気エネルギー駆動装置４の回転軌跡を判断する、
    請求項１２又は１３に記載の知能バイオニクス排痰システム。
15. 前記転向アセンブリ３は、前記転向スライドブロック３１と、前記マンドリル３２と、カム３５と、変位センサー３６と、変位回転盤３７と、前記スプリング３９により、構成され、
    前記電気エネルギー駆動装置４は、モータであり、
    前記カム３５の下側は、前記電気エネルギー駆動装置４に締結され、前記カム３５は前記電気エネルギー駆動装置４と一緒に回転し、
    前記カム３５の上側は前記変位回転盤３７に締結され、両者は一緒に回転し、
    前記マンドリル３２は、直接に前記カム３５に接触し、前記カム３５に動かされ、前記空洞体１の軸線に沿って、運動し、
    前記変位センサー３６は、前記ホルダ５に固定され、前記変位回転盤３７を検出することによって、前記電気エネルギー駆動装置４の回転軌跡を判断する、
    請求項１２又は１３に記載の知能バイオニクス排痰システム。
16. 前記転向アセンブリ３は、前記転向スライドブロック３１と、前記マンドリル３２と、前記スプリング３９により、構成され、
    前記電気エネルギー駆動装置４は、電磁石であり、
    前記マンドリル３２は、前記電磁石に動かされ、前記空洞体１の軸線に沿って、運動する、
    請求項１２又は１３に記載の知能バイオニクス排痰システム。
17. 前記三方装置は、三方下端２−１と、三方上端２−２と、蓋２−３と、ダイヤフラムバルブ２−４と、空気抵抗２−５と、を含み、
    前記三方下端２−１は、陽圧ユニット接続口２−１１と、陰圧ユニット接続口２−１２と、第一圧力検出点２−１３と、溝２−１４と、を含み、
    前記三方上端２−２は、病人接続口２−２１と、雌ねじ２−２２と、第二圧力検出点２−２３と、第三圧力検出点２−２４と、スナップ２−２５と、を含み、
    前記蓋２−３は、雄ねじ２−３１と空気供給孔２−３２と、含む、
    請求項１〜１１の何れかに記載の知能バイオニクス排痰システム。
18. 咳のプロセスが起動される場合、前記中央処理モジュールは、前記陰圧吸引モジュールと前記呼吸筋同期運動モジュールが同期的で、協力して作動するように制御し、その制御方法は、
    前記第一バルブを開け、前記第二バルブを閉め、前記呼吸筋同期運動モジュールが横隔膜筋の収縮し、病人の吸気をより十分にさせ、有効な咳になるように準備する吸気ステップと、
    圧力検出点により吸気が終了したことが検出された場合、前記第二バルブを開け、前記第一バルブを閉めると同時に、前記呼吸筋同期運動モジュールが腹筋の収縮動作を発生することで、気流と筋肉との二つの方面で正常な咳を模倣するステップと、
    圧力検出点により呼気が終了したことが検出された場合、前記第二バルブを閉め、前記第一バルブを開けることで、新しい呼吸周期が始まるステップと、を含む
    請求項１に記載の知能バイオニクス排痰システム。

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