技术领域
[0001] 本
发明涉及医疗器械领域，更具体地，提出了一种呼吸机。
背景技术
[0002] 咳嗽是人体清除
呼吸道内的分泌物或异物的保护性呼吸反射动作，他和呼吸，深呼吸等一样，是人体呼吸系统正常的生理需要。但是，对于各种原因导致的呼吸衰竭的病人，不仅正常的呼吸成了一件奢侈的事情，更别说咳嗽及深呼吸了。欣慰的是现在有了呼吸机，不仅能够满足这类临床及家庭病人的呼吸需求，中高端的呼吸机甚至能帮助病人进行深呼吸(即呼吸机的叹息功能)，但是，目前，还没有一款呼吸机能模拟病人的咳嗽。
[0003]
专利CN204910377提出了一种用
涡轮产生
负压气流，配合膈肌电磁刺激的仿生排痰方式。但是这种仿生排痰的方式缺点无疑是明显的：首先，发明者提出采用神经刺激的方式，使呼吸肌产生特定动作，与呼吸气流相配合。但是人不等同于机器，是有主观意志及个体生理差异的复杂动物，对病人的神经采用电磁或机械的方式进行刺激，人随之产生的反应是不可预料的：例如晚几分或早几秒产生发明者预期的动作，或者和发明者预期的动作相反(吸气时产生呼
气动作、呼气时产生吸气动作)或者根本没有反应。这都将使发明者设想的动作和功能失去进行下去的可能！为了完成发明者设想的自动化，让活着的病人去适应、追随
冰冷机器的
节拍，生理功能硬生生要嫁接机械自动化，显然是不可能实现的。历来真正有价值、有实
力的创新医疗器械都是基于对人的关怀和对人的被动配合和适应，而不是相反。同时，每咳嗽一次，都要对病人进行一次电磁刺激，病人紧张而痛苦。其次，该专利提出分别用
正压通气模
块和负压通气模块实现对病人的
机械通气和排痰。结构复杂、成本过高。第三、该专利缺少了呼气模块，因此不能满足临床上PEEP
治疗病人的需求。第四、不能使用于有创呼吸的病人。第五、即使这种电磁刺激可行，但在临床使用时，也会影响其它必须使用的心电监护设备的正常工作，甚至造成损坏，如果采用电磁刺激，就必须同时撤离心电监护设备，这尤其在ICU病房中是根本行不通的。第六、对于肌无力的患者，即使电磁刺激也不能使肌肉变得有力，因此实际使用中可能达不到预期效果。
发明内容
[0004] 针对
现有技术的不足，本发明提出了一种呼吸机，其能够模拟病人咳嗽。
[0005] 本发明的一种呼吸机，包括：吸排气动力元件，具有正压输出口和负压输出口；病人
接口模块，连接所述呼吸机的气路与病人的气道；切换
阀，设置于所述吸排气动力元件的正压输出口和负压输出口与所述病人接口模块之间；CPU模块，与其它模块连接，进行信息交换和控制。
[0006] 所述吸排气动力元件可以为涡轮
风机、带有驱动装置的
橡胶折叠气囊或
气缸、低压空气
压缩机或风机，其输出压力可调。
[0007] 其中，所述切换阀被设置使得：咳嗽时，切换阀连接吸排气动力元件的负压输出接口与病人接口模块；吸气时，切换阀连接吸排气动力元件的正压输出接口与病人接口模块。
[0008] 所述的呼吸机还包括：气压同步模块，所述CPU模块与气压同步模块连接并进行控制，所述气压同步模块，当病人咳嗽时对其胸廓进行
挤压。
[0009] 其中，所述吸排气动力元件、切换阀和气压同步模块被设置为：咳嗽时，切换阀连接吸排气动力元件的负压输出接口与病人接口模块，气压同步模块挤压病人胸廓；吸气时，切换阀连接吸排气动力元件的正压输出接口与病人接口模块，气压同步模块舒张病人胸廓；呼气时，切换阀断开吸排气动力元件与病人接口模块之间的连接，气压同步模块舒张病人胸廓。
[0010] 所述气压同步模块可以为环绕在病人胸部的条状气囊或整体气囊。
[0011] 优选地，所述气压同步模块还包括压力调节阀和流量调节阀，所述压力调节阀和流量调节阀位于所述气囊的气路。
[0012] 所述呼吸机还包括病人呼气模块，与病人接口模块相连接并通过CPU模块进行控制，所述病人呼气模块、切换阀被设置使得：当病人呼气时，病人呼气模块的接口与病人接口模块相连接，切换阀断开吸排气动力元件与病人接口模块之间的连接。
[0013] 所述呼吸机还包括
传感器模块，所述传感器模块与CPU模块相连接，将传感器采集的数据提供给CPU模块。
[0014] 所述呼吸机还包括混
氧模块，其输出口与吸排气动力元件的进气口相连接，并通过CPU模块进行控制。
[0015] 本发明的有益效果：
[0016] 本发明提出了一种通过气流运动配合气压压迫胸廓，能够真正实现模拟病人咳嗽功能的呼吸机。
[0017] 同专利CN204910377相比，本发明只用一个涡轮风机即可实现病人所需的机械通气和咳嗽功能，不再需要分开的
正压通气模块、负压吸引模块两个模块，精简了系统构成，降低了成本，减少了空间占用。
[0018] 进一步的，在咳嗽时，气压同步模块采用气压压迫胸廓方式配合病人咳痰，同时，气压同步模块的压力、流量可以调节，以进一步调节咳嗽强度。
[0019] 这种在气流咳嗽时，配合通过机械或气压的方式，减小病人胸廓容积的咳嗽方式，可以减小气流咳嗽负压的设定值，从而增加了安全性，减少了负压对病人伤害的可能，同电磁刺激相比，病人几乎没有痛苦。
[0020] 气压或机械压迫胸廓由于没有病人依靠生理反应被动参与及适应，更容易实现自动控制。同电磁刺激相比，没有影响其他设备工作的问题。所需气压可以直接从医院病房治疗带上的压缩空气接口获取。
[0021] 本发明增加了病人呼气模块，临床上可以满足PEEP病人的治疗需求。
[0022] 本发明具有传感器模块，可以监测呼吸机与病人的气道的气流
信号以及其它呼吸、咳嗽相关信号，以供CPU进行计算、判断、决策。
[0023] 更进一步的，在一个预定的咳痰之前，可以在上一个吸气阶段，有意地增大病人的潮气量或压力，使随后的咳痰效果更好。
[0024] 病人有创、无创呼吸都能适应。
附图说明
具体实施方式
[0026] 下面参照附图描述本发明的实施方式，其中相同的部件用相同的附图标记表示。
[0027] 一种呼吸机，包括：吸排气动力元件；切换阀；病人接口模块；CPU模块；病人呼气模块；混氧模块；传感器(SENSOR)模块；气压同步模块；
用户界面接口(UI)模块。
[0028] CPU模块与其它模块连接，进行信息交换和控制。
[0029] 当所述CPU模块接收到用户输入的咳嗽指令时，将根据
传感器数据，自主判断是否启动咳嗽，如果符合预定的咳嗽条件，就启动咳嗽，控制各模块协同完成咳嗽相关操作：涡轮风机启动，在切换阀与涡轮风机之间产生设定的负压；切换阀使涡轮风机负压输出口与病人接口模块连通，病人气道与涡轮风机负压源之间的压力差产生高速气流，并可配合气压同步模块压迫病人胸廓，完成模拟咳嗽。
[0030] 其中，所述的自主判断可以通过预设咳嗽程序实现，所述预设咳嗽程序还可以对咳嗽的时间、次数及强度等进行设置。
[0031] 吸排气动力元件为用于产生机械通气的正压气流和咳嗽的负压气流的装置，具备正压输出口和负压输出口。其输出压力可调。可以为涡轮风机、带有驱动装置的橡胶折叠气囊或气缸、低压空气压缩机或风机等。由于呼吸时，病人所需的流量较小，而咳嗽时，病人所需流量较大，可以通过改变直流无刷涡轮风机的转速及输入功率以适应不同的呼吸及咳嗽阶段。
[0032] 病人接口模块连接所述呼吸机的气路与病人气道。
[0033] 切换阀设置于所述吸排气动力元件正负压输出口与所述病人接口模块之间。吸气时，切换阀使病人的气道通过病人接口模块同涡轮风机的正压输出口相通；呼气时，切换阀切断涡轮风机负压输出口和正压输出口与病人气道的连通；咳嗽时，切换阀使病人气道通过病人接口模块与涡轮风机的负压输出口连通。
[0034] 气压同步模块，通过气压或可控的机械的方法对病人的胸廓进行容积控制，例如，在病人吸气时，释放气压或停止挤压机械胸廓，对病人胸廓舒张。而在病人呼气，尤其是咳嗽时，通过气压或机械方式挤压病人胸廓，配合气流动作，使病人完成咳嗽及排痰。病人胸廓的挤压程度可以通过改变气压值来调节，配合气流咳嗽时负压值的设定，可以全方位、多
角度调节咳嗽强度。优选地，所述气压同步模块为环绕在病人胸部的条状气囊或整体气囊。这些气囊可以通过充气与排气，实现体积的变化，来对病人的胸廓进行压缩和释放。挤压病人胸廓是通过气囊快速充气完成。
[0035] 优选地，所述气压同步模块还包括压力调节阀和流量调节阀，所述压力调节阀和流量调节阀位于所述气囊的气路。所述压力调节阀调节气囊输出的气体压力，从而调节气囊对病人胸廓的挤压力度；所述流量调节阀调节输送给气囊的气体流量，从而调节病人胸廓的收缩速度，从实质上达到进一步调节咳嗽强度的目的。
[0036] 病人呼气模块与病人接口模块相连接并通过CPU模块进行控制，用于实现病人呼气及对
呼气末正压(PEEP)的调节。所述病人呼气模块根据现有技术即可实现。
[0037] 混氧模块，其输出口与吸排气动力元件的进气口相连接，并通过CPU模块进行控制。混氧模块将外来输入的高压或低压氧气与吸排气动力元件输出的压缩空气进行混合，调节至需要的气体浓度，作为所述呼吸机在病人吸气时交付给病人的气源。所述混氧模块的输出口在病人进行呼气动作及咳嗽动作时是关闭的。吸气时，混氧模块同涡轮风机的进气口接通，完成对病人的机械通气及气体浓度调节功能。
[0038] 传感器(SENSOR)模块与CPU模块相连接，将传感器采集的数据提供给CPU模块。
[0039] 所述UI模块与CPU模块相连接，接收用户的输入、显示信息以及发出警示信息。用户可通过UI模块设定咳嗽所需的潮气量或压力作为是否启动咳嗽的判断标准。
[0040] 在一个
实施例中，如图1所示，所述呼吸机包括涡轮风机、切换阀、混氧模块、病人呼气模块、CPU模块、病人接口模块、SENSOR模块、UI模块、气压同步模块。CPU中央处理模块，连接其他模块，接收其他模块的信息，进行计算、判断、决策，并对其他模块发出指令。
[0041] 吸气时，切换阀使病人的气道同涡轮风机的正压输出口相通，混氧模块同涡轮风机的进气口接通，病人呼气模块关闭，完成对病人的机械通气及气体浓度调节功能。
[0042] 呼气时，切换阀切断涡轮风机正负压输出口与病人气道的连通，病人呼气模块与病人的气道连通，完成呼气，并可对呼气末正压(PEEP)进行调节。
[0043] 咳嗽时，在上一个吸气阶段可以根据下一个咳嗽的需要增减潮气量或压力。当启动咳嗽，涡轮风机首先启动，在切换阀与涡轮风机之间产生预定的负压，然后，当病人吸气结束，呼气即将开始，切换阀使涡轮风机负压输出口与病人气道连通，与此同时，气压同步模块挤压病人胸廓。如此，病人气道与涡轮风机负压源之间的压力差产生的高速气流与压缩胸廓联合施加给病人，实现更接近人体生理的模拟咳嗽。
[0044] 以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
