CN102500021B - 一种先导式控制带智能peep呼吸机气路系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种先导式控制带智能PEEP呼吸机气路系统，通过外部接口、连通管道和Peep阀（PEEP）与使用者接通，包括氧气连通管道及其上的减压泵（REG1）和氧气流量调节阀（NV1）；空气连通管道及其上的进气单向阀（DV1）和空气流量调节阀（NV2）；文丘里装置（WENTURI），输出端通过主管道连通所述外部接口，输入端连通氧气连通管道，旁路连通空气连通管道；Peep控制支气路及其上的比例电磁阀（PSOL1）和安全电磁阀（SOV1），比例电磁阀的出口端连通Peep阀的气动控制端，安全电磁阀入口端连通氧气连通管道，安全电磁阀排气端连通所述文丘里装置。这种气路系统，工作稳定性高、工作寿命长、呼末正压连续可调、安全系数高，耗气量低。

Description

一种先导式控制带智能PEEP呼吸机气路系统

技术领域

本发明涉及医疗电子，具体涉及一种能控制准确、安全系数更高且耗气量低的先导式智能呼吸机气路系统。

背景技术

呼吸机，是一种能代替、控制或改变人的正常生理呼吸，增加肺通气量，改善呼吸功能，减轻呼吸功消耗，节约心脏储备能力的装置。它必须具备以下四个基本功能：即向肺充气、吸气向呼气转换，排出肺泡气和呼气向吸气转换，依次循环往复。因此对应必须有：⑴能提供输送气体的动力，代替人体呼吸肌的工作；⑵能产生一定 的呼吸节律，包括呼吸频率和吸呼比，以代替人体呼吸中枢神经支配呼吸节律的功能；⑶能提供合适的潮气量 （VT）或分钟通气量（MV），以满足呼吸代谢的需要；⑷供给的气体最好经过加温和湿化，代替人体鼻腔功能 ，并能供给高于大气中所含的氧气量，以提高吸入氧气浓度，改善氧合。动力源：可用压缩气体作动力（气动）或电机作为动力（电动）呼吸频率及吸呼比亦 可利用气动气控、电动电控、气动电控等类型，呼与吸气时相的切换，常于吸气时于呼吸环路内达到预定压力 后切换为呼气（定压型）或吸气时达到预定容量后切换为呼气（定容型），不过现代呼吸机都兼有以上两种形式。

Peep即呼气末正压，在呼气末气道开放时，气道压力仍保持高于大气压，以防止肺泡萎缩塌陷。当Peep异常而增大时，病人呼气所需做功增加而造成呼气困难，可能导致窒息危险与呼吸功增加。

目前，呼吸机采用供气控制电磁阀串联在进气流量调节阀前面的控制方式，因此供气控制电磁阀的通气口径需要足够大，使用在高压的环境中，并且须要反复开闭，这样对供气控制电磁阀的要求高，使用寿命短。

另一方面，本申请人同时申请中国发明“呼吸流量节律控制气阀”，公开了一种流量调节阀，通过它的气动控制端气压控制主通道打开或关闭。本申请人还同时申请中国发明“一种Peep安全防护系统及其方法-”，公开了一种Peep安全防护装置，通过气路结构、电子和软件控制进行安全防护。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，如何提供一种先导式控制带智能PEEP呼吸机气路系统，能增加呼吸机安全性能，提高呼吸机的使用寿命；Peep控制准确、安全系数更高且耗气量低。

本发明上述技术问题这样解决：构建一种先导式控制带智能PEEP呼吸机气路系统，通过外部接口、连通管道和Peep阀与使用者接通，还包括：

氧气连通管道及其上由外到内气路串通的减压泵和所述氧气流量调节阀； 

空气连通管道及其上由外到内气路串通的进气单向阀和空气流量调节阀；

文丘里装置，出口通过主管道气路连通所述外部接口，入口气路连通所述氧气连通管道，旁路气路连通所述空气连通管道； 

Peep控制支气路及其上气路串通的比例电磁阀和安全电磁阀，所述比例电磁阀的出口端气路连通所述Peep阀的气动控制端，所述安全电磁阀的入口端气路连通所述氧气连通管道，所述安全电磁阀的排气端气路连通所述文丘里装置或主管道。

按照本发明提供的呼吸机气路系统，氧气连通管道、空气连通管道和主管道构成本气路系统的主气路。

按照本发明提供的呼吸机气路系统，还包括：供气控制电磁阀，它的入口端气路连通所述氧气流量调节阀的进气端之前的氧气连通管道，出口端气路连通所述氧气流量调节阀的气动控制端，排气端气路连通所述文丘里装置或主管道。

按照本发明提供的呼吸机气路系统，所述氧气连通管道和所述空气连通管道都还串通各自进气前端部位的过滤器。

按照本发明提供的呼吸机气路系统，所述氧气连通管道上从外到内、依次串连氧气过滤器、所述减压泵和氧气流量调节阀。

按照本发明提供的呼吸机气路系统，还包括通过安全支气路与所述主管道连通的安全阀。

按照本发明提供的呼吸机气路系统，还包括通过自由呼吸支气路与所述主管道连通的自由呼吸阀。

按照本发明提供的呼吸机气路系统，所述Peep控制支气路位于所述比例电磁阀的一端还包括另一出口通过气阻对外连接。

按照本发明提供的呼吸机气路系统，另外串通在主管道上的内置流量传感器也属于主气路的一部分，广义地说，还包括气路上的各种传感器。

本发明提供的呼吸机气路系统，采用了文丘里装置、Peep控制的安全电磁阀、小口径供气控制电磁阀，结合处理器、控制电路和程序以及气路上的各个传感器，能提高Peep控制安全和准确性、并根据需要调整氧气浓度、精确控制呼吸节律等，提高产品整体使用寿命和工作稳定性，相对现有技术具有以下优势：

1、采用先导阀控制方式。供气控制电磁阀为流量调节阀的先导控制阀，改变以往供气控制电磁阀与流量调节阀串联，供气控制电磁阀作为开关阀的控制方式。供气控制电磁阀只通过控制气，不需要通过主流量气体，其通径要求很小，供气控制电磁阀的体积很小。从而呼吸流量节律控制部分可以合二为一，整体体积非常小。使得供气控制电磁阀性能更加稳定，控制更加的精确，寿命更长；

2、采用文丘里装置。能有效降低氧浓度，通过调节流量调节阀的通径，能实现呼吸机的氧浓度连续可调，满足使用者具体需要。同时采用该装置，通过吸入空气，减少气瓶的耗氧量，增加气瓶的使用时间；

3、电子精确控制，呼末正压连续可调、安全系数高，耗气量低，当系统检测到异常时，控制安全电磁阀关闭，保证病人呼气顺畅，确保病人安全。同时本气路系统使用的比例电磁阀具有流量小，与高阻力的气阻匹配使用，能减少气源损耗。

附图说明

下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。

图1为本发明具体实施例气路结构示意图；

图2为图1所示呼吸机中控制程序流程示意图。

其中附图标记：

F1-氧气过滤器，PQ1-高压压力传感器，REG1-减压阀，CV1-供气控制电磁阀，NV1-氧气流量调节阀，WENTURI-文丘里装置，FQ1-内置流量传感器，SV1-安全阀，OS-氧电池，DV1-单向阀，PQ2-第一低压压力传感器，FQ2-外置流量传感器，F2-空气过滤器，EV1-自由呼气阀，NV2-空气流量调节阀，EMS-患者呼吸阀，PQ3-第二低压压力传感器，PEEP-Peep阀，SOV1-安全电磁阀，PSOL1-比例电磁阀，AR3-气阻，HEM-湿化器。 

具体实施方式

首先，说明本发明气路关键：

㈠Peep控制支气路及其上串通的比例电磁阀PSOL1和安全电磁阀SOV1，当压力过大时关闭安全电磁阀SOV1，使用者可自由呼吸，提高安全性；

㈡文丘里装置及辅助管道结构，能够从旁路吸入空气，实现空气和氧气的混合，降低氧浓度；

㈢供气控制电磁阀CV1控制的氧气流量调节阀NV1，采用非串连结构，供气控制电磁阀CV1的内部通径可很小。

第二，说明本发明具体实施例的气路系统结构：

本发明具体实施例的Peep呼吸机气路系统和其上的传感器，结构如图1所示，包括主气路、Peep控制支气路及其它分支气路，主气路包括二入口、一出口，分别对应氧气连通管道、空气连通管道和主管道，三个管道通过文丘里装置WENTURI连通，空气连通管道为旁路，该气路系统具体说明如下：

文丘里装置WENTURI，能够从旁路吸入空气，实现空气和氧气的混合，降低氧浓度。

氧气连通管道，可连接氧气瓶，接入高压氧气、依次经氧气过滤器F1、减压泵REG1和氧气流量调节阀NV1进入文丘里装置WENTURI，吸入空气连通管道中空气；氧气流量调节阀NV1能通过手动调节氧气的流速，控制呼吸机系统的潮气量的大小；氧气连通管道上还设置高压压力传感器PQ1。

Peep控制支气路、供气控制支气路和二通供气控制电磁阀CV1，二通供气控制电磁阀CV1入口端连通位于所述进气流量调节阀NV1进气端之前的氧气连通管道，出口端通过供气控制支气路连通氧气流量调节阀NV1气动控制端，氧气流量调节阀NV1由二通供气控制电磁阀CV1的出口端口控制，开启信号控制供气控制电磁阀CV1动作接通气源从而打开氧气流量调节阀NV1，呼吸机系统给使用者供气；关闭信号控制供气控制电磁阀CV1换位，（断开气源切换至排气，通过供气控制电磁阀CV1排气端气路连通文丘里装置WENTURI）氧气流量调节阀NV1关闭，呼吸机系统停止供气，这时使用者呼气；氧气连通管道通过Peep控制支气路连通Peep阀PEEP的气动控制端，该Peep控制支气路上依序排列的安全电磁阀SOV1和比例电磁阀PSOL1，Peep控制支气路还通过气阻AR3对外导通。气阻AR3，与比例电磁阀PSOL1匹配使用，稳定Peep压力。在使用过程中一直排气。比例电磁阀PSOL1由软件系统控制，可控制调节其开度，与气阻AR3匹配使用，调节Peep压力;安全电磁阀SOV1是常开阀（入口端和出口端常通），在比例电磁阀PSOL1发生故障的情况下关闭，保障Peep呼吸机使用安全性。在不使用Peep功能的情况下，可由信号控制，实现关闭/打开安全电磁阀SOV1的排气端，使安全电磁阀SOV1的出口端与入口端或排气端连通，排气时气路连通文丘里装置WENTURI，同步控制自由呼吸阀EV1的开或关。

空气连通管道，接入外部空气，依次经空气过滤器F2、进气单向阀DV1和空气流量调节阀NV2进入文丘里装置WENTURI；进气单向阀DV1 保障空气由此管道进入呼吸机，而任何情况下系统的供气不由此管道泄露至空气中。

主管道，其上串通有内置流量传感器FQ1，出口通过连通管道和患者呼吸阀EMS连接使用者，主管道上还设置氧电池OS和第一低压压力传感器PQ2，其中：氧电池OS能够检测出呼吸机系统提供给使用者的氧气百分比，将检测的信号提供给软件系统；内置低压压力传感器PQ2 检测病人吸气的实际压力，将信号提供给软件系统。

安全支气路和安全阀SV1，连通主管道，安全阀SV1实现呼吸机气路系统供给使用者的压力不超过安全阀的设定值，保障吸气安全。

自由呼吸支气路和自由呼气阀EV1，连通主管道，自由呼气阀EV1 一种常开阀，由电信号同步控制开或关，关闭时能保障呼吸机气路的供气严密，开启时能释放气道中的剩余气压，保障病人呼气的顺畅。在呼吸机停止工作等第一故障下，病人能从此阀吸人空气，保障病人的不被窒息。

本发明具体实施例的呼吸机气路系统还包括：

Peep阀PEEP，通过气动控制端调节Peep压力；

湿化器HEM，对气瓶出来的干燥气体加湿，使病人呼吸更舒适；

外置流量传感器FQ2，安装在靠近使用者端，比内置流量传感器更稳定更精确地检测流量；

第二低压压力传感器PQ3，靠近病人端检测，检测精度更高。

本气路系统的二通供气控制电磁阀CV1或二通安全电磁阀SOV1，都包括入口端、出口端和排气端，通过电信号控制切换入口端与出口端连通或者出口端与排气端连通，排气时气体从出口端流向排气端。

最后，结合与气路系统配合的处理器内部控制程序说明本发明具体实施例的工作方法和原理如图2所示，该控制程序是多任务并行方式运行，具体包括以下步骤：

根据呼吸机系统的设置，系统信号控制供气控制电磁阀CV1动作控制氧气流量调节阀NV1的开启和闭合时间，实现病人所需要的呼吸频率和吸呼比；

调节氧气流量调节阀NV1，实现病人所需要的吸气流量调节。流量传感器FQ1实时监测系统的流量，将数据反馈给软件系统；

当病人吸气时在呼吸机系统控制比例电磁PSOL1提供PEEP一个高压力，保证PEEP控制终端不漏气。当病人呼气时呼吸机系统控制比例电磁PSOL1提供PEEP一个设置的压力值，维持病人的呼末正压。

另，图2中“根据目标条件改变阀门状态”的对应操作有：1：根据呼吸设置参数改变阀门状态；2：根据呼吸监测参数调节阀门状态实现相应目标值（如指定的Peep压力）。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种先导式控制带智能PEEP呼吸机气路系统，通过外部接口、连通管道和Peep阀（PEEP）与使用者接通，其特征在于，包括：

氧气连通管道及其上由外到内气路串通的减压泵（REG1）和氧气流量调节阀（NV1）；

空气连通管道及其上由外到内气路串通的进气单向阀（DV1）和空气流量调节阀（NV2）；

文丘里装置（WENTURI），出口通过主管道气路连通所述外部接口，入口气路连通所述氧气连通管道，旁路气路连通所述空气连通管道；

Peep控制支气路及其上气路串通的比例电磁阀（PSOL1）和安全电磁阀（SOV1），所述比例电磁阀的出口端气路连通所述Peep阀的气动控制端，位于所述安全电磁阀的入口端气路连通所述氧气连通管道，所述安全电磁阀的排气端气路连通所述文丘里装置或主管道。

2.根据权利要求1所述呼吸机气路系统，其特征在于，还包括：供气控制电磁阀（CV1），它的入口端气路连通所述氧气流量调节阀（NV1）的进气端之前的氧气连通管道，出口端气路连通所述氧气流量调节阀（NV1）的气动控制端，排气端气路连通所述文丘里装置或主管道。

3.根据权利要求1所述呼吸机气路系统，其特征在于，所述氧气连通管道和所述空气连通管道都气路串通各自进气前段部位的过滤器。

4.根据权利要求1所述呼吸机气路系统，其特征在于，还包括通过安全支气路与所述主管道气路连通的安全阀（SV1）。

5.根据权利要求1所述呼吸机气路系统，其特征在于，还包括通过自由呼吸支气路与所述主管道气路连通的自由呼吸阀（EV1）。

6.根据权利要求1所述呼吸机气路系统，其特征在于，所述Peep控制支气路位于所述比例电磁阀的出口端还包括另一出口通过气阻（AR3）对外排气。