專利名稱：：移動式醫(yī)療呼吸機的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及給患者提供呼吸支持(包括麻醉劑的輸送以及通氣支持)的機械式呼吸機。具體地，本發(fā)明涉及具有改進的移動性的機械式呼吸機。
背景技術：
：有呼吸困難的患者經(jīng)常必須被置于機械式呼吸機上。這些呼吸困難可能本質(zhì)上是病理性的，或者可能是由于患者太虛弱或被過度鎮(zhèn)靜而無法獨立地執(zhí)行呼吸功能的事實所造成的?；颊呖赡芙?jīng)常自發(fā)地試圖呼吸，但無法完成完整的呼吸循環(huán)。在這些情況下，提供了機械式協(xié)助通氣。在一些機械式協(xié)助通氣平臺中，有壓力及/或流速傳感器的組合探測患者的呼吸嘗試。對呼吸嘗試的探測觸發(fā)呼吸的機械式輸送。該呼吸通過輸送某壓力下的醫(yī)療氣體來提供，該壓力足夠克服系統(tǒng)阻力以及患者的氣道阻力，從而以吸氣相填充肺部。當醫(yī)療氣體的壓力降低時，患者胸壁的自然彈性將所傳輸?shù)暮粑院魵庀鄶D出患者的身體。供應給患者的醫(yī)療氣體可包括空氣，氧氣，氦氣，一氧化氮，麻醉劑，藥物氣溶膠，或由患者呼吸的任何其他氣體?？諝庵傅氖呛粑鼨C系統(tǒng)的驅(qū)動氣體(drivegas)，而任何其他的醫(yī)療氣體指的是對空氣的補充氣體。醫(yī)療行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)是提供更高質(zhì)量的護理，并同時降低提供該護理的成本。該挑戰(zhàn)的一方面是，降低成本指的是降低和提供醫(yī)療相關聯(lián)的基礎成本?；A成本是和給患者提供醫(yī)療護理所需的基礎設施相關聯(lián)的成本，例如，用來提供通氣支持的醫(yī)療氣體的成本。此外，對于在偏遠地點(例如軍用戰(zhàn)地醫(yī)院，第三世界國家，以及救援或緊急情況)提供的護理也存在提升質(zhì)量的需要。為了迎接這些挑戰(zhàn)常見的一方面是提供可移動的設備。一款設備的移動性包括減少設備對外接部件的需要，例如醫(yī)療氣體罐或外接醫(yī)療氣體供應。一款設備增強的移動性使其可以在醫(yī)院內(nèi)被移動到當前需要的區(qū)域，并使一款設備可以一皮運輸?shù)侥切o法獲得其他移動性較差的設備的偏遠地點。當前有多種系統(tǒng)可用來給患者提供通氣支持，或給患者提供麻醉劑輸送。有結(jié)合了這兩種功能的系統(tǒng)，如美國專利No.5,315,989號(此文獻通過引用而完整地結(jié)合在本發(fā)明中)公布的系統(tǒng)；但是，為了給患者提供呼吸支持，這些系統(tǒng)要求有加壓的醫(yī)療氣體供應。醫(yī)療氣體經(jīng)常從加壓供氣罐供應，或者醫(yī)療氣體可通過醫(yī)院房間墻壁中的氣體連接輸送到呼吸機。對于固定地點氣體連接的依靠嚴重地限制了呼吸系統(tǒng)的可移動性，因為系統(tǒng)只能在那些已經(jīng)配備有醫(yī)療氣體供應線^各(接進集中式的醫(yī)療氣體供應)的房間使用。此外，對醫(yī)療氣體供應線路的依靠增加了在醫(yī)院設施中增加附加病房的成本，因為每個這些新病房必須連接到集中式的醫(yī)療氣體供應上，并且配備醫(yī)療氣體供應線路。作為備選，較小并從而更具移動性的醫(yī)療氣體供氣罐可由獨立的通氣系統(tǒng)使用。但是，這些罐更加昂貴，并且，雖然其可以移動，但運輸起來還是很笨重。當前可用的第三種類型的通氣系統(tǒng)減少了對醫(yī)療氣體供應的需要，其中要使用的醫(yī)療氣體是空氣，通過將泵和通氣系統(tǒng)中集成，使得泵將環(huán)境空氣加壓到通氣系統(tǒng)所需的壓力。和用來給環(huán)境空氣加壓的高壓泵集成的通氣系統(tǒng)受到高壓泵固有局限性的影響。通常，高壓泵受困于這樣的事實，即它們相對較大且較重，這從而降低了使用這些泵的系統(tǒng)的可移動性。泵的重量M反作用的，因為實現(xiàn)帶泵的通氣系統(tǒng)通常是為了這樣的目的，即使該通氣系統(tǒng)成為一個可移動系統(tǒng)。備選地，非高壓泵系統(tǒng)(例如，鼓風機或渦輪機系統(tǒng))通常響應時間較慢，響應時間是為了在適當?shù)臅r間給患者輸送適當?shù)尼t(yī)療氣體供應。為了彌補這一點，非高壓泵系統(tǒng)被與復雜的閥門及回路一起使用，從而增加了用來運行該通氣系統(tǒng)所需的功率值。這同樣也不是移動式通氣支持系統(tǒng)中所需要的。因此，需要的時可以提供足夠的醫(yī)療氣體壓力來確保適當?shù)幕颊咄猓峁┛焖俚捻憫獣r間來持續(xù)地和患者的呼吸循環(huán)相聯(lián)而調(diào)整輸送的壓力，提供低功率消耗，以及減小的系統(tǒng)尺寸和重量的患者呼吸支持系統(tǒng)。集合這些特性的使用泵的患者呼吸支持系統(tǒng)將極大地增加患者呼吸支持系統(tǒng)的可移動性，從而使患者可接受呼吸支持的地點具有更大的靈活性。
發(fā)明內(nèi)容實施例提供了一種患者呼吸支持系統(tǒng)，和高壓壓縮泵系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)可移動，具有快速響應時間，且節(jié)約電力。本發(fā)明的患者呼吸支持系統(tǒng)利用驅(qū)動泵來控制向患者輸送醫(yī)療氣體。驅(qū)動泵給本發(fā)明的通氣系統(tǒng)提供了可靠的高流率和能源經(jīng)濟的驅(qū)動氣體供應源。因此，由于這樣的事實，即，驅(qū)動泵可以向既能夠給患者提供通氣支持，也可以給患者提供麻醉劑輸送支持的通氣系統(tǒng)提供其所需的加壓醫(yī)療氣體，包括驅(qū)動泵的通氣系統(tǒng)給有預算需要的醫(yī)院提供了解決方案。由于本發(fā)明可移動的特性，本發(fā)明可在醫(yī)療設施附近移動，以給需要的患者提供呼吸支持，從而增加了由磚塊和灰泥建成的醫(yī)療護理設施的可伸縮性。另一個實施例采用擺動泵作為驅(qū)動泵來產(chǎn)生環(huán)境空氣流。在另一個實施例中，驅(qū)動泵能夠給通氣系統(tǒng)加壓來提供呼吸末正壓通氣(PEEP)支持。在再一個實施例中，通氣系統(tǒng)包括聲音阻尼裝置來減小驅(qū)動泵之外的噪聲。了當前構思的執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式。在附圖中圖1是現(xiàn)有技術通氣系統(tǒng)氣動系統(tǒng)的原理圖2是某個實施例的氣動系統(tǒng)的原理圖3是線性擺動泵常規(guī)物理結(jié)構的俯視圖4是沿線4-4切割的電動機磁心和繞組的側(cè)視圖5是用來驅(qū)動線性擺動泵的電信號的原理圖6A是描繪接收壓力阻尼前線性泵輸出壓力的坐標圖；且圖6B是描繪接收壓力阻尼后線性擺動泵輸出壓力的坐標圖。零件表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>MOSFET270導線271與門272與門274比較器276三角波278比較器信號280方波信號282方波信號28具體實施例方式圖1描繪了本領域已知的通氣系統(tǒng)10的原理圖。在授予Tobia的美國專利No.5,315，989號(此文獻通過引用而完整地結(jié)合在本發(fā)明中)中描述了這種系統(tǒng)中的呼吸機。在通氣系統(tǒng)10中，醫(yī)療氣體的加壓源12被連接到調(diào)節(jié)器14和氣體入口閥16。加壓醫(yī)療氣體^L用作操作通氣系統(tǒng)10的驅(qū)動氣體。加壓氣體/人入口閥16流向吸氣氣流控制閥18。典型地，吸氣氣流控制閥18是比例流量電磁閥，但也存在許多其他適合類型的閥，包括單脈沖寬度或多脈沖寬度調(diào)制(PWM)二位閥。該吸氣氣流控制閥18由CPU20通過線路22控制。CPU20根據(jù)在第一吸氣導管24中想要的壓力指揮吸氣氣流控制閥18打開和關閉。吸氣導管24中的壓力由管道內(nèi)壓力傳感器26測量，此傳感器通過線路28向CPU20發(fā)回壓力信號。吸氣氣流控制閥18根據(jù)CPU20的指令打開和關閉，使得來自氣體源12的加壓醫(yī)療氣體持續(xù)供應被控制以在第一吸氣導管24內(nèi)產(chǎn)生變化的壓力。在第一吸氣導管24內(nèi)的醫(yī)療氣體經(jīng)過止回閥30流進導管32。典型情況下止回閥30需要吸氣導管24中的臨界壓力來打開，從而允許醫(yī)療氣體流進笫二吸氣導管32。在某個實施例中，止回閥30在吸氣導管24中可需要大于3.5cmH20的壓力。第二吸氣導管329還包括機械式過壓閥34。此機械式過壓閥34通過排;改第二吸氣導管32內(nèi)任何在某個臨界數(shù)量(典型情況下為約110cmH2O)上或高于此臨界數(shù)量的過剩壓力，并將其排入環(huán)境空氣來維持正在接受機械式通氣的患者的安全。因此，在第二吸氣導管32中的壓力被保持在對患者安全的壓力。第二吸氣導管32內(nèi)的驅(qū)動氣體被導向風箱裝置36的風箱室42。驅(qū)動氣體給風箱室42加壓，并壓縮風箱40。在第二吸氣導管32內(nèi)還布置了自由呼吸止回閥38。如果正在接受機械式通氣的患者開始自發(fā)地呼吸，風箱裝置36必須具有使風箱40獨立于驅(qū)動氣體而排氣的氣體源。因此，風箱40中負壓力(相對于風箱室42中壓力)的存在會導致自由呼吸止回閥38打開，使得環(huán)境空氣一皮抽入第二吸氣導管32，并^f皮導向風箱室42,爿t人而使風箱40可^皮壓縮，而患者可以自發(fā)呼吸。風箱40的壓縮將風箱40內(nèi)的氣體導向?qū)Ч?4。導管44被布置來連接將醫(yī)療氣體輸送給患者的患者接口(未繪出)。風箱室42中的驅(qū)動氣體通過呼氣導管46被釋放到呼氣閥48。呼氣閥48控制任何要提供給患者的呼吸末正壓通氣(PEEP)。PEEP是一種通氣療法，其中，在患者呼氣后，患者的氣道沒有被返回到環(huán)境壓力，而是被保持在某個由臨床醫(yī)師確定的高于環(huán)境壓力的壓力值。PEEP壓力用來使患者的肺臟保持部分地膨脹和張開，從而降低患者的氣道阻力，增加肺順應性，并防止肺泡塌陷，或肺膨脹不全。此效果類似于橡膠氣嚢一旦由小的膨脹壓力打開后就更易于膨脹。在呼氣末端保持患者肺臟部分地膨脹還會使更多輸送的醫(yī)療氣體暴露于在患者的肺臟內(nèi)執(zhí)行氣體交換的肺泡中，從而使氣體交換更有效，且患者的通氣也更有效。在授予Tobia的美國專利No.5,651,360中描述了一種為通氣系統(tǒng)提供PEEP控制的系統(tǒng)，該專利通過引用而完整地結(jié)合于本發(fā)明中。在呼氣時，呼氣閥48控制風箱中的氣體壓力，并相應地控制患者肺臟中的氣體壓力。壓力控制導管50中的壓力控制由氣動呼氣閥48提供的壓力限制。當壓力控制導管50和笫一吸氣導管24被流體式地(fluidly)連接起來時，壓力控制導管50被加壓到和第一吸氣導管24相同的壓力。在呼氣時，由于風箱室42中的壓力加上打開止回閥所需的偏置壓力大于吸氣導管24中的壓力，止回閥30被密封。因此氣流滲出滲流調(diào)節(jié)器(bleedresistor)56。吸氣導管24中增加的壓力，以及相應地控制導管50中增加的壓力，在風箱40和患者肺臟內(nèi)產(chǎn)生更大的PEEP壓力。這具有允許從對吸氣氣流控制閥18的控制而進行PEEP控制的效果。典型地，CPU20會在笫一吸氣流和第二呼氣PEEP流之間改變吸氣氣流控制閥18的打開。突開閥52被連接到風箱40，使得如果患者呼氣期間產(chǎn)生的壓力超出該突開閥52和壓力導管46的組合的壓力，則該閥打開，使得來自風箱40的氣體的一部分會^^輸送到呼氣閥48。呼氣閥48將來自突開閥52的任何氣體和呼氣導管46中的驅(qū)動氣體導引到凈化裝置。如果這些氣體;^皮允許排進房間，該凈化裝置將任何可能對臨床醫(yī)師或其他在房間內(nèi)和患者在一起的人員有害的醫(yī)療氣體清除。如果在房間中被允許形成某些醫(yī)療氣體的聚集，臨床醫(yī)師可能遭受肝硬化或其他形式的傷害。該凈化裝置通常將醫(yī)療氣體排出醫(yī)院或療養(yǎng)所，并將它排出到其將^皮稀釋到在環(huán)境中無害的濃度的外部。圖2是通氣系統(tǒng)110的某實施例的原理圖，其中，此原理圖中大部分執(zhí)行和圖1中所描述的和現(xiàn)有技術相同的功能。和圖l共用或沒有變化的元件在圖2中用相似的一百(100，s)級別的標號描述。驅(qū)動泵160吸入環(huán)境空氣并驅(qū)動環(huán)境空氣流進入第一吸氣導管124，導致第一吸氣導管24中的壓力升高，使得環(huán)境空氣可以被用作用于該通氣系統(tǒng)110的驅(qū)動氣體。CPU120通過壓力傳感器126測量第一吸氣導管124中的壓力，并控制驅(qū)動泵160來在第一吸氣導管124中獲得指定的壓力?？梢岳斫釩PU120可包括多個能夠執(zhí)行通氣系統(tǒng)110的控制操作的元件。在實施例中，CPU120可包括一個或多個能執(zhí)行并行處理的微處理器或微控制器，或桌面或膝上型個人計算機。CPU120通過線路128從壓力傳感器126和其他患者通氣輸入源(未畫出)接收輸入。由CPU120處理的其他通氣輸入可包括，但不應限于，通氣系統(tǒng)110的導管內(nèi)測得的壓力，患者氣道壓力和氣體流量，臨床醫(yī)師輸入數(shù)據(jù)(例如呼吸率)，I:E比，向輸送到患者的醫(yī)療氣體中進行的補充氣體添加。如上所述的以及其他的通氣輸入可由CPU120用來調(diào)整通氣系統(tǒng)110的控制。CPU120指揮驅(qū)動泵160將接受命令的氣流輸送進吸氣導管124，導致吸氣導管124中的空氣壓力上升到所需壓力。因此，通過使用驅(qū)動泵160，消除了如圖1中所描述的對單獨的加壓氣體源12,氣體調(diào)節(jié)器14,氣體入口閥16，以及吸氣氣流控制閥18的需要。通過從現(xiàn)有技術中消除對這些元件的需要，驅(qū)動泵160增強了通氣系統(tǒng)110的移動性。一旦環(huán)境空氣通過吸氣過濾器162進入驅(qū)動泵160,其^^支引向擺動泵164。擺動泵164從CPU120接收表示泵流量的動力信號，從而將吸氣導管中的壓力驅(qū)動到想要的水平?？墒褂玫暮线m的擺動泵是正在審理中的No.11/461,792專利申請公開的一種泵，整個公開通過引用被結(jié)合在此處。擺動泵164對于此實施例中的實施有利，因為擺動泵呈現(xiàn)出具有快速響應時間的優(yōu)點，從而可以獲得對驅(qū)動氣體壓力的精確控制。但是，可以理解，任何呈現(xiàn)出快速響應時間的合適的驅(qū)動泵都可以使用在該擺動泵164的位置。在另一實施例中，擺動泵是包括兩個隔膜的線性擺動泵，從而使一氣塞氣體(aplugofgas)在該線性擺動泵的每個沖程都纟皮加壓。線性擺動泵可輸送連續(xù)的氣流。此外，線性擺動泵可在沒有摩擦性機械移動部件的情況下產(chǎn)生壓縮氣流，這減小了磨損。還可以理解，其他的擺動泵，活塞泵，或旋轉(zhuǎn)泵可用在本發(fā)明中描述的擺動泵164的位置。圍繞擺動泵164有隔音外殼166,用來減小由通氣系統(tǒng)中IIO擺動泵164的操作而產(chǎn)生的噪音和振動。在臨床設置中，過度的噪聲是不需要的，因為為了提供護理質(zhì)量，在臨床醫(yī)師，患者和患者監(jiān)視系統(tǒng)之間需要清楚的通信。雖然隔音外殼必然地需要環(huán)繞驅(qū)動泵164,但如圖所繪，本發(fā)明的實施例可包括還環(huán)繞著吸入過濾器162和/或阻尼系統(tǒng)168的隔音外殼166。但是，在包括不產(chǎn)生過度噪聲的驅(qū)動泵160的實施例中，可不需要隔音外殼166。最終，來自擺動泵164的氣流^支輸送到阻尼系統(tǒng)168。阻尼系統(tǒng)168引導氣流通過一系列隔板(未繪出)，以減小或消除由擺動泵164產(chǎn)生的作為固有特性的驅(qū)動氣流的振蕩分量。在加壓驅(qū)動氣體被引向吸氣導管124之前，該阻尼系統(tǒng)168還減小了它的噪聲?，F(xiàn)在，在此處對圖2中所描繪的通氣系統(tǒng)110的運行進行描述?；颊哒谕ㄟ^通氣系統(tǒng)110接受機械式通氣。CPU120指揮擺動泵164通過吸氣過濾器162吸入環(huán)境空氣。該空氣將在此系統(tǒng)中^皮加壓成用于此系統(tǒng)的驅(qū)動氣體。擺動泵164產(chǎn)生進入第一吸氣導管124的空氣流。此空氣流通過阻尼系統(tǒng)168(在此處驅(qū)動氣體的大部分振蕩頻率內(nèi)容被消除)向第一吸氣導管124移動。隨后，驅(qū)動氣體被引向第一吸氣導管124，以獲得第一目標壓力。在吸氣導管124和風箱室142之間達到打開止回閥130的最小壓力差之后，驅(qū)動氣體流被引導通過止回閥130進入導管132。止回閥130可典型地需要約3.5cmH20的壓力來初始地打開，并防止驅(qū)動氣體的倒流從第二吸氣導管132倒流進第一吸氣導管124。第二吸氣導管132引導驅(qū)動氣體進入風箱裝置136的風箱室142。第一吸氣導管124中的壓力由壓力傳感器126監(jiān)測。在風箱室142中的壓力積聚壓縮風箱140，推動風箱140中的醫(yī)療氣體進入導管144?；颊哌B接導管144引導醫(yī)療氣體通過患者接口(未繪出)流向患者，從而給患者提供呼吸支持。還要認識到輸送到患者的醫(yī)療氣體流量等于由泵164輸送的驅(qū)動氣體流量減去由于氣體泄露和該呼吸系統(tǒng)的順應性而導致的氣體量損失。呼吸支持可以是按照CPU120的指揮通過控制從驅(qū)動泵流出的驅(qū)動氣體所產(chǎn)生的壓力或氣體量的形式。沿患者連接導管144可布置一系列通氣部件(未繪出)，以給患者提供進一步的呼吸支持。這些通氣部件可包括，但不限于，補充醫(yī)療氣體，噴霧器，二氧化碳吸收器罐，或增濕器。在機械式通氣的吸氣相完成后，呼吸機循環(huán)至呼氣相。患者呼出的空氣被通過患者連接導管144引回風箱140。當呼吸機循環(huán)至呼氣相時，CPU120指揮擺動泵164產(chǎn)生較低流速的驅(qū)動氣體，從而在第一吸氣導管124，導管132，以及風箱室142中獲得第二，豐支低的目標壓力。當來自患者的呼出空氣^^引向風箱140時，風箱140開始在風箱裝置中張開。來自風箱室142的被置換的驅(qū)動氣體通過呼氣導管146被引向呼氣閥148。在呼氣期間，止回閥130是常閉的，且呼氣閥148,壓力控制導管150,以及突開閥152控制在風箱室142和風箱140中的醫(yī)療氣體的壓力。呼氣閥148被連接到壓力控制導管150上，此導管與第一吸氣導管124有流體連接。因此，由擺動泵164所產(chǎn)生的氣流而形成的吸氣導管124中的壓力被用來控制風箱室142中的壓力。同樣地，當患者在呼氣相時，風箱140中的壓力由克服突開閥152的壓力，第一吸氣導管124中的壓力，以及為保持止回閥130關閉而在止回閥130兩側(cè)維持最小壓力差別所需的壓力控制。風箱140中的壓力是傳輸給患者的PEEP壓力。同樣地，患者的呼氣在PEEP壓力上在風箱140內(nèi)達到壓力均衡，從而保持患者肺臟內(nèi)的那個氣道壓力。壓力傳感器126被布置成和第一吸氣導管124有流體連接，使其可以向CPU120提供表示笫一吸氣導管124中壓力的信號。CPU120使用由位于反饋回路中的壓力傳感器126探測到的壓力，以精確地確定所需的動力信號，來驅(qū)動擺動泵164產(chǎn)生所需的驅(qū)動氣體流，從而在第一吸氣導管124中產(chǎn)生所需的壓力。為了防止在第一吸氣導管124中產(chǎn)生過度壓力累積，由放氣閥156排出持續(xù)的氣體放氣。在另一個實施例中，在風箱140和患者之間的氣體通道中，如導管144中，可布置一個或多個流量傳感器(未示出)，以測量由患者呼吸的醫(yī)療氣體流速或體積。氣流流量傳感器可在反饋回路中給CPU120提供信號，來精確地確定控制擺動泵164所需的動力信號，以驅(qū)動風箱，并將所需體積的醫(yī)療氣體輸送給患者。擺動泵164對于此實施例中的實施有利，因為擺動泵呈現(xiàn)出具有快速響應時間的優(yōu)點，從而可以獲得對驅(qū)動氣體壓力的精確控制。但是，可以理解，任何呈現(xiàn)出快速響應時間的合適的驅(qū)動泵都可以使用在該擺動泵164的位置。在另一實施例中，擺動泵164是包括兩個隔膜的線性擺動泵，從而使堵塞氣體(aplugofgas)在該線性擺動泵的每個沖程都^皮加壓。圖3是如圖2所描繪的線性擺動泵164的實施例的常規(guī)物理結(jié)構俯視圖。如圖4(此圖是沿線4-4的泵的剖面圖)所繪，線性擺動泵164包括定子，其包括兩個環(huán)形鐵磁層壓電動機〃磁心250,以及多個電動機繞組253。再參考圖3，泵164還包括轉(zhuǎn)子251。在某個實施例中，轉(zhuǎn)子251是線性移動轉(zhuǎn)子251，但可以理解，其處于可產(chǎn)生變換轉(zhuǎn)子移動方向的擺動泵設備范圍之內(nèi)。轉(zhuǎn)子251包括兩個磁體252,一個磁體布置在轉(zhuǎn)子251的任意一端。當電流通過導線271^L施加在電動才幾繞組253上時，在電動機石茲心內(nèi)按磁場線254的示范性方向產(chǎn)生磁場。這些磁場朝相同的方向推動轉(zhuǎn)子251中的兩個磁體252,從而將轉(zhuǎn)子251的一端向線性擺動泵164的外側(cè)移動，而將另一個磁體向線性擺動泵164的中心線255移動。泵裝置256以和兩個電動機磁心250以及磁體252同軸的關系被布置在線性擺動泵164的兩側(cè)。每個泵裝置256包括橡膠隔膜258,其限定了泵室257，"入，，單向閥260,以及"出，，單向閥262。當磁場254穿過電動機磁心250向線性擺動泵164的外側(cè)推動轉(zhuǎn)子251時，此電子力264向外推動橡膠隔膜258，從而將泵室257中的空氣通過"出"單向閥262推出并進入吸氣導管124。在線性擺動泵164的另一側(cè)，靠近泵164中心線255的轉(zhuǎn)子251的位置產(chǎn)生將橡膠隔膜258拉向泵中心的機械力，該力將要存儲在泵室257中的環(huán)境空氣通過"入"單向閥260吸入。當流經(jīng)繞組252的電流方向被反轉(zhuǎn)時，由磁場線254描繪的磁場反轉(zhuǎn)，從而朝相反的方向反向推動磁體252。同樣地，被充滿的泵裝置256中的空氣被通過"出"單向閥262推出并進入吸氣導管124,而另一個之前被騰空的泵裝置256現(xiàn)在開始通過"入"單向閥260注入環(huán)境空氣。這個在電動機磁心250上的充電循環(huán)產(chǎn)生進入吸氣導管124的所需的加壓氣體輸出。圖5描繪了通過導線271發(fā)送到線性擺動泵164的電動機繞組253的電子信號的原理圖。所有這些信號中的一部分可由CPU120通過線路122提供給線性擺動泵164。如某個實施例，使用H橋逆變器268來控制電動機繞組253?？梢岳斫膺€有多種其它用于電動機控制器的DC到AC逆變方法可以使用。此H橋逆變器268包括四個MOSFET270。這些MOSFET270從第一與門272或第二與門274,以及方波信號282或284接收信號。第一與門272和第二與門274都從比較器276接收信號，此比較器將三角波278和可從CPU120接收的流控制信號244進行比較。來自三角波278和流控制信號244的產(chǎn)物^d送到比較器276,產(chǎn)生比較器信號280，其表示線性擺動泵164的運行所需的工作循環(huán)。對第一與門272，提供了笫一方波信號282作為第二輸入，而對笫二與門274，則提供了和第一方波信號282頻率相同，但與其180度異相的第二方波信號284。在某個實施例中，這兩個方波的工作循環(huán)稍小于50%,/人而在轉(zhuǎn)換泵的電壓極性之間產(chǎn)生停歇時間。停歇時間的產(chǎn)生防止了貫通，即當位于H橋同一側(cè)的兩個MOSFET處于活動狀態(tài)且正電壓由此坤皮4妻地的情況。第一方波282和笫二方波284以同樣的頻率工作，該頻率等于電動機AC工作頻率。三角波278以遠大于該電動機工作頻率的頻率工作，以執(zhí)行PWM電壓幅度控制。在某個實施例中，電動機驅(qū)動信號為24V60Hz脈沖寬度修正方波，具有由比較器276的輸出信號280所限定的波的有效電壓幅度。但是，可以理解任何能夠在擺動泵中產(chǎn)生振蕩運動的控制信號均可備選地使用。線性電動機驅(qū)動隔膜258以取決于轉(zhuǎn)子位置的速度置換空氣，從而造成流速輸出隨著轉(zhuǎn)子的每個獨立沖程而振動。此流速振動類似正弦波，其頻率為電動機電子頻率的兩倍。這種流速振動在圖6A中進行了描繪。因此，在吸氣氣流被輸送給患者之前，對此加壓氣體應用機械式阻尼以消除大部分振動特性，如圖6B所繪，使得所輸送的氣體流更適于輸送給患者。在某個實施例中，擺動泵不限于上述泵。一實施例可使用由轉(zhuǎn)子產(chǎn)生非線性運動的擺動泵。這種擺動泵可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子運動或?qū)δ程娲霓D(zhuǎn)子如彈簧施加交替的力。擺動泵的其他實施例可包含單個隔膜。本發(fā)明呈現(xiàn)出具有極低平均功耗的優(yōu)點。線性擺動泵在產(chǎn)生低流率方面很有效，但泵的功率效率隨著流率升高而降低。然而，補充平均呼吸循環(huán)所需的大部分流率處于0到40升每分鐘的范圍內(nèi)。這些流率正好位于泵效率非常高的范圍內(nèi)。如某個線性擺動泵實施例效率的實例，實驗室試驗發(fā)現(xiàn)對于由分流旋轉(zhuǎn)泵驅(qū)動的呼吸支持系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)泵消耗的平均功率為84W,而對于采用線性擺動泵的同樣地執(zhí)行呼吸支持的系統(tǒng)，在相同時間間隔內(nèi)線性擺動泵平均功耗僅為2.9W。可應用在某實施例中的線性擺動泵一實施例的電特性，呈現(xiàn)出達到指定目標輸出壓力的快速響應時間的優(yōu)點。在線性擺動泵的加速期間，沒有大的啟動電流，低啟動扭矩問題，也沒有任何啟動電動機所需的輸入電壓和電子頻率的復雜的組合(在旋轉(zhuǎn)式"i殳備中經(jīng)常是必需的)。線性擺動泵用大約一整個工作循環(huán)來加速到輸出頂點并且不需要特別的控制。如某個實例，在60Hz的電子頻率上，線性泵需要約20ms來加速到全流速輸出。這種快速流速加速形成了用來達到目標壓力所需的響應時間。這有助于隨著患者進入呼吸循環(huán)的吸氣相來向患者輸送醫(yī)療氣體。實施例還呈現(xiàn)出增加的維護效率的附加好處。普通的線性擺動泵具有長MTBF(平均故障間隔時間)因此可有效地長時間運行而無需更換。這和線性擺動泵簡單的設計和沒有摩擦性移動部件直接相關。因此，實施例具有和現(xiàn)有設計相比需要相對較低維護的附加好處。在實施例消除了對用于驅(qū)動氣體源的加壓驅(qū)動氣體罐的依賴的同時，實施例還提供了可移動性的好處。對于究竟是4交小的直4妄連才妄到呼吸機的可移動罐還是較大的連接到醫(yī)療設施的房間的罐的需要被消除了。這種可移動性使實施例對于偏遠地點的護理供應非常有用，例如第三世界國家，軍事戰(zhàn)地醫(yī)院，或急救情況下的護理。布置在這些地點的先進的醫(yī)療護理設施需要既具有移動性又具有能量效率的設備，因為和現(xiàn)有的基于驅(qū)動氣體供應系統(tǒng)的壓縮機相比，典型情況下都必須現(xiàn)場發(fā)電。其他實施例展示了當驅(qū)動泵替代了現(xiàn)有技術中的吸氣氣流控制閥，氣體入口閥，以及壓縮機類型的高壓驅(qū)動氣體源之后具有能量效率的好處。壓縮機類型的高壓驅(qū)動氣體源展示出高能源要求，因為它必須持續(xù)地產(chǎn)生加壓氣體來提供通氣系統(tǒng)所需的高流率。吸氣氣流控制閥然后必須持續(xù)地工作來控制來自驅(qū)動氣體源的驅(qū)動氣體流。因此，通過消除這些現(xiàn)有技術的通氣系統(tǒng)的部件，創(chuàng)造了更具有能源效率的系統(tǒng)。在實施例的又一好處中，擺動泵提供了作為具有長平均故障間隔時間(MTBF)的低維護類型泵的好處。擺動泵通常具有較少的移動部件，這導致更簡單的維護，并且更少的可能失效或發(fā)生故障，需要更換的部件。此外，實施例包括展示出快速響應時間的驅(qū)動泵，從而使驅(qū)動泵成為替代現(xiàn)有技術中加壓氣體源和吸氣氣流控制閥的合適選擇。這種驅(qū)動泵的一個實例是擺動驅(qū)動泵；但是，可以理解，任何其他展示出快速響應時間，使其能夠適合吸氣氣流控制閥的傳輸特性的泵結(jié)構都可成為用于本發(fā)明中的合適的驅(qū)動泵。本書面描述使用范例來公開本發(fā)明，包括本發(fā)明的最佳才莫式，并使得任何本領域的技術人員能夠制造和使用本發(fā)明。本發(fā)明可申請專利的范圍由權利要求定義，并可包括本領域技術人員想到的其他范例。如果此類其他范例的結(jié)構元件與權利要求的書面語言描述沒有差異，或如果它們包括的等效性結(jié)構元件與權利要求書面語言描述沒有實質(zhì)性的差異，則此類其他范例應屬于權利要求的范圍之內(nèi)。各種被認為位于所附權利要求范圍之內(nèi)，尤其是指出并清楚地要求其主題的備選形式及實施例均被視為本發(fā)明。權利要求1.一種用來給患者提供呼吸支持的通氣系統(tǒng)(110)，所述呼吸支持系統(tǒng)包括驅(qū)動泵(160)，其具有用來接收環(huán)境空氣的入口；第一吸氣導管(124)，其被連接到驅(qū)動泵(160)上，使得來自所述驅(qū)動泵(160)的驅(qū)動氣體流被輸送到所述第一吸氣導管(124)；第二吸氣導管(132)，其被連接到所述第一吸氣導管(124)上，使得驅(qū)動氣體流從所述第一吸氣導管(124)移動進入所述第二吸氣導管(132)；風箱裝置(136)，其包括流體式地連接到第二吸氣導管(132)上的風箱室(142)，和風箱(140)，其與所述風箱室(142)形成有氣體的連接；和患者連接導管(144)，其與風箱(140)形成流體式連接，所述患者連接導管(144)被布置成用來連接到患者接口；其中，所述驅(qū)動泵(160)從所述通氣系統(tǒng)(110)的外面接收環(huán)境空氣，以形成驅(qū)動氣體流，所述驅(qū)動氣體被輸送到所述風箱裝置(136)，以壓縮所述風箱(140)，且隨著所述風箱(140)的壓縮，將醫(yī)療氣體輸送到所述患者連接導管(144)。2.根據(jù)權利要求1所述的通氣系統(tǒng)，還包括呼氣導管(146)，其流體式地連接到風箱裝置(136)上，使得驅(qū)動氣體的呼氣氣流從風箱裝置(136)移動進入所述呼氣導管(146);位于所述呼氣導管(146)中的呼氣閥(148),所述呼氣閥(148)被流體式地連接到所述風箱裝置(136)和所述第一吸氣導管(124)上；其中，所述呼氣閥(148)使所述第一吸氣導管(124)和所述風箱裝置(136)之間的壓力保持相對平衡。3.根據(jù)權利要求2所述的通氣系統(tǒng)，其特征在于，由所述呼氣吸支持的壓力。4.根據(jù)權利要求1所述的通氣系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動泵(160)包括擺動泵(164)。5.根據(jù)權利要求4所述的通氣系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動泵(160)還包括阻尼系統(tǒng)(168),其用于從由所述擺動泵(164)產(chǎn)生的驅(qū)動氣體氣流中去除振蕩分量。6.根據(jù)權利要求1所述的通氣系統(tǒng)，還包括控制器(120);和壓力傳感器(126),其被布置成和所述吸氣導管(124)形成流體連接；其中，所述控制器(120)從所述壓力傳感器(126)接收信號，所述信號表示所述第一吸氣導管(124)中的壓力。7.根據(jù)權利要求6所述的通氣系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器(120)和所述驅(qū)動泵(160)處于操作連通中，并通過控制所述驅(qū)動泵(160)的操作來控制所述第一吸氣導管(124)中所述驅(qū)動氣體的壓力，以獲得目標壓力。8.根據(jù)權利要求7所述的通氣系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器(120)發(fā)信號指令給所述驅(qū)動泵(160)來獲得第一驅(qū)動氣體目標壓力，所述第一目標壓力是在吸氣時足以給所述患者提供呼吸支持的壓力。9.根據(jù)權利要求7所述的通氣系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器(120)發(fā)信號指令給所述驅(qū)動泵(160)來獲得第二驅(qū)動氣體目標壓力，所述第二目標壓力是在呼氣時適合給所述患者才是供呼吸支持的壓力。10.根據(jù)權利要求1所述的通氣系統(tǒng)，還包括控制器(120);和至少一個流量傳感器，其布置在連接到所述患者的導管之中；其中，所述控制器接收信號，所述信號表示流向患者和流出患者的氣體流量。全文摘要一種移動式醫(yī)療呼吸機，其采用一種不需要外接加壓驅(qū)動氣體源的，用來給患者提供通氣支持的通氣系統(tǒng)(110)。該通氣系統(tǒng)(110)包括驅(qū)動泵(160)和控制器(120)，使得驅(qū)動泵(160)采集環(huán)境空氣，并可將其加壓至由控制器(120)決定的壓力?？刂破?120)可向驅(qū)動泵(160)發(fā)出信號來將采集到的環(huán)境空氣加壓到用來給患者提供通氣支持的第一壓力，以及給患者提供PEEP支持的第二壓力。控制器(120)可向驅(qū)動泵(160)發(fā)出信號來將具有目標流速和/或體積的所采集到的空氣輸送到風箱(140)，從而在吸氣時提供測定體積的通氣支持，且在呼氣時提供PEEP支持。文檔編號A61M16/00GK101244307SQ200810080500公開日2008年8月20日申請日期2008年2月15日優(yōu)先權日2007年2月16日發(fā)明者J·L·伍茲,N·里克,P·J·科爾邁爾,R·塔姆,S·I·庫特科申請人:通用電氣公司