本發(fā)明提出一種智能康復(fù)呼吸機(jī)，屬于醫(yī)學(xué)儀器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

呼吸機(jī)是臨床醫(yī)學(xué)中一種最常用的輔助患者康復(fù)的醫(yī)療器械，根據(jù)機(jī)械通氣原理研制而成。我國呼吸機(jī)起步較晚，目前，國產(chǎn)呼吸機(jī)在技術(shù)上大多數(shù)還是處于借鑒和模仿國外產(chǎn)品技術(shù)，在功能質(zhì)量方面，尤其是在可靠性上，落后于國外發(fā)達(dá)國家，所以國家十分重視呼吸機(jī)技術(shù)的創(chuàng)新與研究?，F(xiàn)存呼吸機(jī)根據(jù)通氣模式，主要可以分為兩大類：壓力控制通氣和容量控制通氣。

壓力控制通氣模式主要是以氣道壓力作為切換參數(shù)。呼吸機(jī)產(chǎn)生氣流進(jìn)入呼吸道，使肺泡擴(kuò)張，胸、肺被擴(kuò)大，呼吸道內(nèi)壓力不斷升高，達(dá)到預(yù)定壓力值后，氣流終止，轉(zhuǎn)為呼氣，此時(shí)氣道內(nèi)壓力不斷下降，達(dá)到一預(yù)定值，氣流再次發(fā)生。其優(yōu)點(diǎn)是降低氣道峰壓，減少由于氣道壓引起危險(xiǎn)的概率；氣體分布較均勻，可以改善氣體交換。但其潮氣量不能保證，特別容易導(dǎo)致人機(jī)不同步問題。

容量控制通氣模式主要以容量作為切換參數(shù)。呼吸機(jī)將預(yù)設(shè)的潮氣量通過人呼吸道送入肺部，它保證在預(yù)定的壓力范圍內(nèi)，潮氣量不受胸肺順應(yīng)性及氣道阻力變化的影響。其優(yōu)點(diǎn)是根據(jù)預(yù)設(shè)值可以提供精確的潮氣量，不會(huì)造成通氣過多或過少的現(xiàn)象，也不會(huì)隨肺功能的改變而改變。從綜合性能和控制效果上來說，都優(yōu)于壓力控制通氣模式。

但是無論哪種類型的呼吸機(jī)都存在兩個(gè)共有的缺陷。一是沒有針對性，對不同的患者以及不同的病理狀態(tài)都以單一的控制參數(shù)進(jìn)行輔助呼吸，而這樣往往會(huì)出現(xiàn)通氣不足或過量通氣現(xiàn)象，對患者造成不同程度的肺損傷；另一個(gè)是人機(jī)不協(xié)調(diào)現(xiàn)象，患者呼吸頻率與呼吸機(jī)的輔助通氣頻率不同，這樣會(huì)為患者帶來極大的痛苦。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服以上不足，本發(fā)明提出了一種智能康復(fù)呼吸機(jī)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明包括氧氣面罩、主機(jī)箱和WINCE工控板。

所述的氧氣面罩就是醫(yī)用氧氣面罩，用來與患者的口鼻相接，呼吸機(jī)通過它為患者進(jìn)行輔助通氣。

所述的主機(jī)箱可以分為開關(guān)電源、氣源、傳感器、導(dǎo)氣腔、電磁閥以及信息處理模塊。開關(guān)電源作為變壓器，為系統(tǒng)提供合適的電壓；氣源為系統(tǒng)提供氣流；導(dǎo)氣腔用來導(dǎo)氣，用于連接系統(tǒng)的各個(gè)部件；傳感器用來采集系統(tǒng)氣流流速強(qiáng)度以及壓強(qiáng)；電磁閥作為系統(tǒng)內(nèi)氣體的排出控制，是核心部件；所述的信息處理模塊包括USB6009信息采集卡以及放大電路，即用于將傳感器采集到的信號(hào)進(jìn)行放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，并把信號(hào)最終傳送到WINCE工控板中進(jìn)行集中分析處理。

所述的WINCE工控板即為微型電腦。在本發(fā)明中，通過安裝于工控板中的Labview軟件對系統(tǒng)進(jìn)行信息處理、指令控制以及工作狀態(tài)、系統(tǒng)性能指標(biāo)的展示。同時(shí)由于工控板體積小，便攜性較好，可以對其進(jìn)一步拓展實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控，使得醫(yī)生對病人的監(jiān)護(hù)更加及時(shí)、方便。

本發(fā)明根據(jù)檢測到的患者當(dāng)前自主呼吸所產(chǎn)生的氣流強(qiáng)度，進(jìn)而觸發(fā)與之相匹配的輔助氣流，并時(shí)刻與患者呼吸頻率保持同步，避免人機(jī)不同步問題，醫(yī)生可以根據(jù)呼吸機(jī)檢測到的患者自主呼吸能力進(jìn)行實(shí)時(shí)的參數(shù)調(diào)節(jié)，可以保證患者一直都會(huì)處于最佳強(qiáng)度的匹配氣流狀態(tài)，從而可以對呼吸機(jī)所產(chǎn)生的輔助氣流節(jié)奏和強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)智能化控制。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明主機(jī)箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；

圖3a和圖3b為本發(fā)明電磁閥原理圖；

圖4為本發(fā)明軟件監(jiān)控界面圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

如圖1所示，為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)圖。智能康復(fù)呼吸機(jī)可以分為三部分：第一部分為由飛利浦偉康公司提供的型號(hào)為ComfortGel Blue的氧氣面罩1，該面罩結(jié)合凝膠技術(shù)，穩(wěn)定、舒適，具有360度旋轉(zhuǎn)彎頭，增加佩戴者的自由度；第二部分為廣州蘿崗工控公司設(shè)計(jì)的型號(hào)為WLT_0431的WINCE工控板3，該工控板CPU為三星S3C2416，ARM9框架，主頻為400MHz，具有較高的數(shù)據(jù)處理速度，同時(shí)有3路網(wǎng)絡(luò)通信串口，兩路外設(shè)串口，可以支持多種開發(fā)軟件，如Visual Studio、EVC++和Labview等等，其擴(kuò)展能力較強(qiáng)；第三部分為主機(jī)箱2。當(dāng)系統(tǒng)開始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，主機(jī)箱2對患者自主呼吸強(qiáng)度進(jìn)行檢測，將信息傳輸?shù)焦た匕?中，利用2014版本的Labview軟件所寫的程序?qū)ζ溥M(jìn)行分析處理，并根據(jù)分析結(jié)果做出相應(yīng)的指令。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測、智能控制的功能。

如圖2所示，為本發(fā)明的主機(jī)箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。智能康復(fù)呼吸機(jī)主機(jī)箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由以下幾部分組成：

1).德力西SA5012開關(guān)電源4，交流輸入電壓為85～132和170～264，可由開關(guān)選擇，具有穩(wěn)定可靠的12VDC輸出電壓；

2).波東萊機(jī)電有限公司生產(chǎn)的WS7040-24-V200N鼓風(fēng)機(jī)氣源5，該風(fēng)機(jī)采用NMB滾珠軸承，具有較長的使用壽命和低噪音，風(fēng)量穩(wěn)定，最高封閉壓力可達(dá)6Kpa，送風(fēng)量比較大，最大開口風(fēng)量達(dá)到200L/min，電機(jī)是三相直流無刷結(jié)構(gòu)，降低風(fēng)阻，同時(shí)內(nèi)部有三個(gè)霍爾元件，靈敏度高，無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路外置，便于和其他設(shè)備連接；

3).Honywell公司設(shè)計(jì)的型號(hào)為AWM700和26PCA傳感裝置6，前者特點(diǎn)為：最大流量值可達(dá)200SLPM，零位與滿量程均能夠保持高穩(wěn)定性，封裝緊湊，密封性良好，不會(huì)出現(xiàn)漏氣狀況，極低的遲滯性與重復(fù)性誤差，低于讀數(shù)的0.35％，響應(yīng)時(shí)間短，比較靈敏，通常為6ms，功耗較低，最大為60mW；后者特點(diǎn)為：最大量程為±1psi(約為±68cmH2O)，分辨率為優(yōu)于0.03％的FSS(滿量程)，具有高爆破壓力特性，可高達(dá)415inH2O(1034mbar)以上，在不同環(huán)境下也可以保持較高的靈敏度，對安裝方向以及振動(dòng)與否都無要求，體積小，占用面積??；

4).導(dǎo)氣腔7，即用于導(dǎo)氣和連接各個(gè)部分；

5).自主研制的電磁閥8，根據(jù)電磁感性原理自主設(shè)計(jì)，額定電壓為12V，具有較高的靈敏度；

6).信息處理模塊9，結(jié)合集成電路知識(shí)，設(shè)計(jì)的放大電路以及AD轉(zhuǎn)換模塊。

其工作過程為：開關(guān)電源4為信息處理模塊9供電，信息處理模塊9根據(jù)來源于工控板3主程序給出的指令，支配氣源1、傳感裝置6和電磁閥8進(jìn)行有序工作，導(dǎo)氣腔7作為連接系統(tǒng)各個(gè)部件以及氣流導(dǎo)通的作用。

如圖3a和圖3b所示，為本發(fā)明的電磁閥原理圖。其結(jié)構(gòu)可以分為導(dǎo)氣管接口10、空心磁鐵11、滑動(dòng)線圈12、空心管13和外殼13。其中空心磁鐵11的左側(cè)與外部的導(dǎo)氣管接口10相通，右側(cè)與空心管13相通；空心管13右側(cè)是封閉的，而且在其側(cè)壁上開有一個(gè)小孔，正與電磁閥出氣孔15相對。電磁閥的工作過程為：當(dāng)通電時(shí)，由于電磁感應(yīng)，滑動(dòng)線圈12被推到右側(cè)，將空心管13側(cè)壁與外殼14之間的出氣孔15堵住，保證氣流不會(huì)流出，實(shí)現(xiàn)了阻流的功能，見圖3a；當(dāng)斷電時(shí)，滑動(dòng)線圈12回到初始位置，此時(shí)，氣流由外部導(dǎo)氣管接口10流入，通過空心磁鐵11和空心管13，由空心管13側(cè)壁小孔流出，最終在出氣孔15排出，實(shí)現(xiàn)了通流的功能，見圖3b。

如圖4所示，為本發(fā)明軟件監(jiān)控界面圖。界面左側(cè)部分是用于觀察系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的實(shí)時(shí)性能曲線，有助于監(jiān)控者對病人當(dāng)時(shí)的病情狀態(tài)有直觀的了解；右側(cè)為控制參數(shù)，可以根據(jù)觀察到的實(shí)際情況，對呼吸機(jī)做出相應(yīng)的調(diào)整。

智能康復(fù)呼吸機(jī)的工作流程為：當(dāng)系統(tǒng)開始運(yùn)行，檢測從與患者口鼻相連接的氧氣面罩中導(dǎo)出的氣流強(qiáng)度，檢測到氣流強(qiáng)度如果為零，即沒有自主呼吸能力，那么就對其設(shè)定醫(yī)囑參數(shù)進(jìn)行輔助呼吸；檢測到氣流強(qiáng)度如果不為零，即有自主呼吸能力，據(jù)此，系統(tǒng)會(huì)將檢測到的信號(hào)經(jīng)過主機(jī)箱進(jìn)行放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換，發(fā)送到WINCE工控板中進(jìn)行處理，同時(shí)會(huì)發(fā)出指令，讓主機(jī)箱支配氣源以與當(dāng)前患者自主呼吸能力相匹配的輔助氣流強(qiáng)度進(jìn)行送氣，此時(shí)系統(tǒng)正式進(jìn)入輔助送氣狀態(tài)。當(dāng)檢測到實(shí)際的潮氣量與所設(shè)定的目標(biāo)潮氣量不匹配時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)氣源的進(jìn)氣強(qiáng)度，最終會(huì)保持穩(wěn)定的潮氣量進(jìn)行送氣。