智能型流出阻力切換模擬呼吸裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能型流出阻力切換模擬呼吸裝置，屬于醫(yī)學儀器技術領域。
【背景技術】
[0002]外呼吸的完成需要肺通氣和肺換氣兩個過程的參與，即通過進出氣道的氣流運動實現(xiàn)外界與肺泡的氣體交換，通過血液循環(huán)實現(xiàn)肺泡與血液的氣體交換。進出氣道的氣流在氣道內的運動需要胸廓活動來為其提供動力，病理情況下，如果牽引胸廓活動的呼吸肌肉失去神經(jīng)沖動，或者呼吸肌肉疲勞不能進行有效收縮，就需要借阻呼吸機，來代替或者幫助呼吸肌肉為氣流運動提供有效的動力支持。正常的呼吸功能是維持生命及機體的內外環(huán)境穩(wěn)定的重要生理活動之一，呼吸機在現(xiàn)代醫(yī)學中已經(jīng)成為最重要的生命救治設備。
[0003]肺是一個彈性器官，對于壓力通氣的呼吸機，其潮氣量與充盈壓力之間的關系取決于肺的彈性特性。由于肺的彈性特征是因人而異的，而且會因患者的疾病狀況和呼吸狀態(tài)而變化，因此，在通氣過程中不可能一成不變地設定一個固定不變的潮氣量，從而避免了容量通氣的呼吸機氣道內壓不可控制的致命缺點。但是，正因為潮氣量的易變性，使得其合理正確的使用需要有較高的理論素養(yǎng)和訓練要求，限制了其技術的推廣。

【發(fā)明內容】

[0004]為了克服以上不足，本發(fā)明提出了一種智能型流出阻力切換模擬呼吸裝置，它以進入病人氣道的流量信號來調控主機系統(tǒng)的壓力變化，自動控制閥的運動，從而決定呼吸機輔助氣流的節(jié)奏和強度。
[0005]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:
本發(fā)明包括風機，空氣緩沖腔，進氣流傳感器，氣囊，出氣流傳感器，氣閥，壓強傳感器，信號處理與控制單元。
[0006]空氣緩沖腔有三個圓口，第一圓口與風機連通，第二圓口通過軟管連接至氣囊形成進氣通道，進氣流傳感器固定在進氣通道上，第三圓口通過軟管連接至氣閥形成排氣通道，出氣流傳感器固定在排氣通道上，壓強傳感器固定在空氣緩沖腔上；氣閥的運動幅度和運動節(jié)奏決定了氣囊的充盈容量和呼吸機的通氣節(jié)奏；進氣流傳感器、出氣流傳感器、壓強傳感均連接到信號處理與控制單元，分別用于檢測呼吸裝置的進氣通道的通氣流量、排氣通道的通氣流量和氣道壓力，并將采集到信號傳輸?shù)叫盘柼幚砼c控制單元做進一步處理；信號處理與控制單元包括信號處理與控制電路和計算機加載的信號處理與控制軟件，并利用信息采集卡實現(xiàn)信號的傳遞，對風機和氣閥進行驅動和操作控制，實現(xiàn)呼吸裝置的各項功能。
[0007]所述信號處理與控制電路包括電源模塊、電機信號濾波模塊、閥運動控制模塊、流量處理模塊和氣壓電壓處理模塊；其中，氣壓電壓處理模塊由電壓相減模塊、電壓放大模塊和氣壓電壓濾波模塊組成；電源模塊為系統(tǒng)提供電壓，氣壓電壓濾波模塊將氣壓電壓信號濾波后傳送到電壓相減模塊，電壓放大模塊對電壓相減模塊輸出的電壓信號進行放大后傳送到計算機，流量處理模塊將氣流電壓信號濾波后傳送到計算機，電機信號濾波模塊根據(jù)計算機輸出的指令控制風機的運動，閥運動控制模塊根據(jù)計算機輸出的指令控制氣閥的運動。
[0008]所述電源模塊包括AMS1117穩(wěn)壓器兩個，電容C1，電容C2，電容C3，電容C4，電容C5，電容C6，電容C7，電容C8，電容C9，電容C10，電容C11，電容C12，電容C13，電容C14，電容C15，電容C16，電容C17，電容C18，電容C19，電容C20，電容C21，電容C22，電阻R9，電阻R10，電阻R11，7905穩(wěn)壓芯片以及C0N4插座。C0N4插座1腳接地，2腳接12V電壓，3腳接-12V電壓，4腳接5V電壓。第一個AMS1117穩(wěn)壓器腳1接地，腳2接5V電壓，且連接電容C3正端，電容C3另一端接地，C3與C4并聯(lián)；腳3接12V電壓，且連接C2正端，C2另一端接地，C2與C1并聯(lián)。第二個AMS1117穩(wěn)壓器2腳接10V電壓，且連接R9 —端，R9另一端接AMS1117穩(wěn)壓器1腳和R10 一端，R10與R11串聯(lián)，R11另一端接地，AMS1117穩(wěn)壓器2腳同時接電容C7正端，C7另一端接地，C8與C7并聯(lián)；AMS1117穩(wěn)壓器3腳接12V電壓，且連接電容C6正端，C6另一端接地，電容C5與C6并聯(lián)。7905穩(wěn)壓芯片1腳接地；2腳接-12V電壓，且連接電容C20負端，C20另一端接地，電容C19與C20并聯(lián)；3腳接-5V電壓，且連接電容C21負端，C21另一端接地，電容C22與C21并聯(lián)。
[0009]所述電壓相減模塊包括C0N4插座，0P07單片機，電阻R1，電阻R2，電阻R3，電阻R4。C0N4插座1腳接5V電壓；2腳接電阻R3，R3另一端接R4和0P07單片機3腳，電阻R4另一端接地；3腳接地；4腳接電阻R2 —端，R2另一端接電阻R1與0P07單片機2腳，電阻R1另一端同時接0P07單片機6腳、氣壓電壓濾波模塊中C0N2插座1腳和電壓放大模塊中1000PAMP單片機2腳。0P07單片機4腳接-5V電壓，7腳接5V電壓，1腳、5腳與8腳不接。
[0010]所述氣壓電壓濾波模塊包括C0N2插座，C0N4插座，電容C9，電容C10，電容C11，電容C12。C0N2插座2腳與電容C9，C10正端相連，電容C11和C12與C10并聯(lián)，電容另一端接地。C0N4插座1腳接地，2腳接電壓放大模塊中1000PAMP單片機5腳，3腳接流量計信號處理模塊中電阻R7、R8之間的連線，4腳接流量計信號處理模塊中電阻R5、R6之間的連線。
[0011]所述流量處理模塊包括C0N3插座兩個，電阻R5，電阻R6，電阻R7，電阻R8，電容C13，電容C14，電容C15，電容C16，電容C17，電容C18。第一個C0N3插座1腳接地，2腳接10V電壓，3腳接電阻R5，R5另一端接電阻R6和LLoutl，電阻R6另一端與R8相連且接地，R8另一端接LLout2和電阻R7，電阻R7另一端接第二個C0N3插座3腳，第二個C0N3插座2腳接10V電壓，1腳接地。
[0012]所述電機信號濾波模塊包括電容C13，電容C14，電容C15，電容C16，電容C17，電容C18。電容C13、C14和C15并聯(lián)，一端接呼吸閥驅動模塊中第一個C0N2插座1腳，另一端接地；C16、C17和C18并聯(lián)，一端接呼吸閥驅動模塊中第一個C0N2插座2腳，另一端接地。
[0013]所述閥運動控制模塊包括C0N2插座兩個，L9110單片機，電阻R12，電阻R13，電阻R14，電阻R15，電阻R16，電阻R17，電阻R18，電阻R19。L9110單片機1腳與電阻R16、R12、R15依次串聯(lián)，電阻R15另一端接第一個C0N2插座1腳；L9110單片機2腳與3腳相連且接入5V電壓；L9110單片機4腳與電阻R18、R19、R17依次串聯(lián)，電阻R17另一端接第一個C0N2插座1腳；L9110單片機5腳和8腳相連且接地；L9110單片機6腳同時接第二個C0N2插座2腳和電阻R14，電阻R14另一端接R13且接入5V電壓，電阻R13另一端同時接L9110單片機7腳和第二個C0N2插座1腳。
[0014]所述電壓放大模塊包括1000PAMP單片機，C0N2插座。1000PAMP單片機1腳、4腳和6腳接空，；3腳和8腳接地；7腳接5V電壓。C0N2插座兩腳相連且接地。
[0015]所述信號處理與控制軟件包括潮氣量積分運算模塊、壓力曲線描記模塊、壓力-容量曲線描記模塊、呼吸相轉換模塊、指令通氣節(jié)奏控制模塊、最大充盈狀態(tài)占比控制模塊、基礎氣道壓調控模塊、目標潮氣量調控模塊、肺損傷保護通氣模塊、通氣支持強度測定和控制模塊、呼吸暫停自動處置模塊。
[0016]所述潮氣量積分運算模塊根據(jù)流量處理模塊輸出的瞬時流量數(shù)據(jù)對流量曲線進行校正后計算瞬時肺容量和潮氣量，同時對流量曲線的時相節(jié)點進行識別，并計算呼/吸氣相時長、呼吸間歇、呼吸頻率等。
[0017]所述壓力曲線描記模塊根據(jù)壓力處理模塊輸出的瞬時壓力信號描記壓力-時間曲線，并計算壓力上升速度。
[0018]所述壓力-容量曲線描記模塊根據(jù)潮氣量積分運算模塊輸出的瞬時肺容量和壓力處理模塊輸出的瞬時壓力信號描記壓力-容量曲線。
[0019]所述呼吸相轉換模塊在自主呼吸模式下根據(jù)潮氣量積分運算模塊輸出的流量曲線的呼吸相節(jié)點，發(fā)送指令給閥運動控制模塊，控制閥的縮小動作和恢復動作；根據(jù)壓力曲線描記模塊輸出的壓力上升速度，發(fā)送指令給閥運動控制模塊，控制閥的動作時長。
[0020]所述指令通氣節(jié)奏控制模塊在指令通氣模式下根據(jù)設定的通氣頻率和呼吸相時長比，發(fā)送指令給閥運動控制模塊，控制閥的縮小動作和恢復動作。
[0021]所示最大充盈狀態(tài)占比控制模塊在指令通氣模式下根據(jù)設定的最大充盈狀態(tài)占比及上次的吸氣相時長計算下次的吸氣相時長，發(fā)送指令給閥運動控制模塊，控制閥的動作時長。
[0022]所述基礎氣道壓調控模塊根據(jù)閥初始位置與系統(tǒng)壓力的關系，傳送指令給令給閥運動控制模塊，調