本發明提出一種智能康復呼吸機，屬于醫學儀器技術領域。

背景技術：

呼吸機是臨床醫學中一種最常用的輔助患者康復的醫療器械，根據機械通氣原理研制而成。我國呼吸機起步較晚，目前，國產呼吸機在技術上大多數還是處于借鑒和模仿國外產品技術，在功能質量方面，尤其是在可靠性上，落后于國外發達國家，所以國家十分重視呼吸機技術的創新與研究。現存呼吸機根據通氣模式，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。呼吸機產生氣流進入呼吸道，使肺泡擴張，胸、肺被擴大，呼吸道內壓力不斷升高，達到預定壓力值后，氣流終止，轉為呼氣，此時氣道內壓力不斷下降，達到一預定值，氣流再次發生。其優點是降低氣道峰壓，減少由于氣道壓引起危險的概率；氣體分布較均勻，可以改善氣體交換。但其潮氣量不能保證，特別容易導致人機不同步問題。

容量控制通氣模式主要以容量作為切換參數。呼吸機將預設的潮氣量通過人呼吸道送入肺部，它保證在預定的壓力范圍內，潮氣量不受胸肺順應性及氣道阻力變化的影響。其優點是根據預設值可以提供精確的潮氣量，不會造成通氣過多或過少的現象，也不會隨肺功能的改變而改變。從綜合性能和控制效果上來說，都優于壓力控制通氣模式。

但是無論哪種類型的呼吸機都存在兩個共有的缺陷。一是沒有針對性，對不同的患者以及不同的病理狀態都以單一的控制參數進行輔助呼吸，而這樣往往會出現通氣不足或過量通氣現象，對患者造成不同程度的肺損傷；另一個是人機不協調現象，患者呼吸頻率與呼吸機的輔助通氣頻率不同，這樣會為患者帶來極大的痛苦。

技術實現要素：

為了克服以上不足，本發明提出了一種智能康復呼吸機。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

本發明包括氧氣面罩、主機箱和WINCE工控板。

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

所述的主機箱可以分為開關電源、氣源、傳感器、導氣腔、電磁閥以及信息處理模塊。開關電源作為變壓器，為系統提供合適的電壓；氣源為系統提供氣流；導氣腔用來導氣，用于連接系統的各個部件；傳感器用來采集系統氣流流速強度以及壓強；電磁閥作為系統內氣體的排出控制，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進行放大和模數轉換處理，并把信號最終傳送到WINCE工控板中進行集中分析處理。

所述的WINCE工控板即為微型電腦。在本發明中，通過安裝于工控板中的Labview軟件對系統進行信息處理、指令控制以及工作狀態、系統性能指標的展示。同時由于工控板體積小，便攜性較好，可以對其進一步拓展實現遠程操控，使得醫生對病人的監護更加及時、方便。

本發明根據檢測到的患者當前自主呼吸所產生的氣流強度，進而觸發與之相匹配的輔助氣流，并時刻與患者呼吸頻率保持同步，避免人機不同步問題，醫生可以根據呼吸機檢測到的患者自主呼吸能力進行實時的參數調節，可以保證患者一直都會處于最佳強度的匹配氣流狀態，從而可以對呼吸機所產生的輔助氣流節奏和強度實現智能化控制。

附圖說明

圖1為本發明裝置結構圖；

圖2為本發明主機箱內部結構圖；

圖3a和圖3b為本發明電磁閥原理圖；

圖4為本發明軟件監控界面圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

如圖1所示，為本發明裝置結構圖。智能康復呼吸機可以分為三部分：第一部分為由飛利浦偉康公司提供的型號為ComfortGel Blue的氧氣面罩1，該面罩結合凝膠技術，穩定、舒適，具有360度旋轉彎頭，增加佩戴者的自由度；第二部分為廣州蘿崗工控公司設計的型號為WLT_0431的WINCE工控板3，該工控板CPU為三星S3C2416，ARM9框架，主頻為400MHz，具有較高的數據處理速度，同時有3路網絡通信串口，兩路外設串口，可以支持多種開發軟件，如Visual Studio、EVC++和Labview等等，其擴展能力較強；第三部分為主機箱2。當系統開始運轉時，主機箱2對患者自主呼吸強度進行檢測，將信息傳輸到工控板3中，利用2014版本的Labview軟件所寫的程序對其進行分析處理，并根據分析結果做出相應的指令。實現自動檢測、智能控制的功能。

如圖2所示，為本發明的主機箱內部結構圖。智能康復呼吸機主機箱內部結構主要由以下幾部分組成：

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

2).波東萊機電有限公司生產的WS7040-24-V200N鼓風機氣源5，該風機采用NMB滾珠軸承，具有較長的使用壽命和低噪音，風量穩定，最高封閉壓力可達6Kpa，送風量比較大，最大開口風量達到200L/min，電機是三相直流無刷結構，降低風阻，同時內部有三個霍爾元件，靈敏度高，無刷電機驅動電路外置，便于和其他設備連接；

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

4).導氣腔7，即用于導氣和連接各個部分；

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

6).信息處理模塊9，結合集成電路知識，設計的放大電路以及AD轉換模塊。

其工作過程為：開關電源4為信息處理模塊9供電，信息處理模塊9根據來源于工控板3主程序給出的指令，支配氣源1、傳感裝置6和電磁閥8進行有序工作，導氣腔7作為連接系統各個部件以及氣流導通的作用。

如圖3a和圖3b所示，為本發明的電磁閥原理圖。其結構可以分為導氣管接口10、空心磁鐵11、滑動線圈12、空心管13和外殼13。其中空心磁鐵11的左側與外部的導氣管接口10相通，右側與空心管13相通；空心管13右側是封閉的，而且在其側壁上開有一個小孔，正與電磁閥出氣孔15相對。電磁閥的工作過程為：當通電時，由于電磁感應，滑動線圈12被推到右側，將空心管13側壁與外殼14之間的出氣孔15堵住，保證氣流不會流出，實現了阻流的功能，見圖3a；當斷電時，滑動線圈12回到初始位置，此時，氣流由外部導氣管接口10流入，通過空心磁鐵11和空心管13，由空心管13側壁小孔流出，最終在出氣孔15排出，實現了通流的功能，見圖3b。

如圖4所示，為本發明軟件監控界面圖。界面左側部分是用于觀察系統運行時的實時性能曲線，有助于監控者對病人當時的病情狀態有直觀的了解；右側為控制參數，可以根據觀察到的實際情況，對呼吸機做出相應的調整。

智能康復呼吸機的工作流程為：當系統開始運行，檢測從與患者口鼻相連接的氧氣面罩中導出的氣流強度，檢測到氣流強度如果為零，即沒有自主呼吸能力，那么就對其設定醫囑參數進行輔助呼吸；檢測到氣流強度如果不為零，即有自主呼吸能力，據此，系統會將檢測到的信號經過主機箱進行放大和模數轉換，發送到WINCE工控板中進行處理，同時會發出指令，讓主機箱支配氣源以與當前患者自主呼吸能力相匹配的輔助氣流強度進行送氣，此時系統正式進入輔助送氣狀態。當檢測到實際的潮氣量與所設定的目標潮氣量不匹配時，系統會自動調節氣源的進氣強度，最終會保持穩定的潮氣量進行送氣。