本發明涉及一種呼吸領域，尤其是涉及一種智能呼吸機。

背景技術：

呼吸機常用于病人輔助呼吸，常規的呼吸機有手動式，電動式，現有的呼吸機通常是單氣缸型的，氣壓波動較大。現有的呼吸機有幾類，其中一種被稱為雙水平呼吸機(bipap)，是一種功能最全面的雙氣道壓力呼吸機，可分別設置較高的吸氣壓和較低的呼氣壓，該呼吸機提供較高的吸氣壓力以保持氣道開放，呼氣時提供較低的呼氣壓力，以保證患者呼吸順暢。機器與呼吸保持同步，雙水平呼吸機適合各類睡眠呼吸暫停綜合癥病人及所有需用無創通氣治療的病人，尤其是一些危重病。

雙水平呼吸機要求提供聯系的正壓，而目前的呼吸機通常是采用風機進行控制，由于風機旋轉的原因造成流量無法精確控制。同時呼吸的頻率、流量控制都是控制的難點。現有的雙水平呼吸機通常操作不夠精確，系統結構復雜，使用起來比較麻煩。

技術實現要素：

為了解決現有技術中存在的問題，本發明由此提供了一種智能呼吸機，包括控制單元ecu，電機，所述控制單元用于控制所述電機的轉速從而控制呼吸機的排氣量，還包括排氣閥，用于控制呼吸機的排氣管的排氣壓力；還包括人體變化量測量單元，所述人體變化量測量單元包括腹圍變化量測量單元和/或胸圍變化量測量單元，用于根據腹圍變化量和/或胸圍變化量的參數控制電機的轉速和排氣閥的開閉參數，還包括云處理服務器用于接收ecu收集的用戶參數并進行計算后返回所述ecu。

進一步的，所述人體變化量測量單元包括彈性圍帶以及應力監測單元，所述彈性圍帶用于套在用戶的腹部或胸部上，所述應力監測單元用于監測彈性圍帶的應力變化情況以及應力持續時間，從而獲得用戶的呼吸頻率和振幅，所述應力監測單元還包括無線通信模塊，用于與所述ecu進行通信。

進一步的，所述應力監測單元根據監測彈性圍帶的應力變化情況和應力持續時間獲得在特定時間內的吸氣持續時間t1、吸氣過程的末端平穩時間t2，呼氣持續時間t3、呼氣過程的末端平穩時間t4并發送給所述ecu，同時還記錄在吸氣持續時間t1內的應力波峰值n1，并將該波峰值n1發送給ecu。

進一步的，所述ecu根據所述用戶參數預設所述電機的轉速從而控制呼吸機的初始排氣流量；所述ecu將所述特定時間內的吸氣應力波峰值n1累加后求出該特定時間內吸氣應力平均波峰值nk，并將該平均波峰值nk與預定的值ny比較，所述ecu根據nk與ny的比較結果控制電機在下一個特定時間內的轉速。

進一步的，所述ecu根據所述用戶參數預設排氣閥的開閉程度以及維持時間，從而控制呼吸機的初始排氣壓力和壓力維持時間；所述ecu計算所述特定時間內t1和t2之和在該特定時間內的平均值tp1，根據該平均值tp1確定下一個特定時間內吸氣過程的正壓保持時間；同時計算所述特定時間內t3和t4之和在該特定時間內的平均值tp2，根據該平均值tp2確定下一個特定時間呼氣過程的正壓保持時間。

進一步的，所述呼吸機包括兩個壓氣機單元，所述兩個壓氣機單元并列設置；所述兩個壓氣機單元的每一個都包括氣缸和在所述氣缸中自由運動的活塞，還包括與所述活塞固定連接的活塞桿，還包括進氣閥和排氣閥，當活塞下行時，進氣閥打開而排氣閥關閉，當活塞上行時，進氣閥關閉而排氣閥打開；還包括傳動單元，所述傳動單元包括設置在所述兩個壓氣機單元的活塞桿之間的電機，所述電機用于驅動主動輪旋轉，所述主動輪與蝸桿上的蝸旋線部分呈垂直接觸，構成蝸桿傳動系統，當電機轉動時，帶動蝸桿轉動；所述蝸桿的兩端分別配置有一個齒輪，其中一個齒輪用于與其中一個壓氣機單元的活塞桿兩側分別設置的條形齒相接觸，另一個齒輪用于與另一個壓氣機單元的活塞桿兩側分別設置的條形齒相接觸；每個齒輪都包括基圓部分和齒部分，所述齒部分沿著所述齒輪的外周成180度連續分布；每個齒輪都具有中心孔用于與蝸桿固定連接；每一個活塞桿都包括基桿部分以及從所述基桿部分的兩側垂直向著電機方向伸出的兩個條形齒，兩個條形齒為對置配置。

進一步的，所述兩個壓氣機單元的齒輪之間的相位相差為180度，所述兩個壓氣機單元的活塞之間的相位差為180度。

進一步的，所述呼吸機還包括配氣系統，所述配氣系統包括進氣管以及進氣腔，進氣腔具有進氣支管分別與每個壓氣機的進氣閥連通；還包括排氣管，以及排氣腔，排氣腔分別具有支管與每個壓氣機的排氣閥連通。

進一步的，在所述排氣管上還配置有緩沖氣缸，所述緩沖氣缸內部具有緩沖活塞，所述緩沖活塞通過彈簧連接到緩沖氣缸的底部，所述緩沖氣缸與所述排氣管之間通過進氣口連通，從而在所述進氣口與緩沖活塞之間形成密封的緩沖腔。

進一步的，所述排氣閥布置在所述排氣管上并位于所述緩沖氣缸的后方

本發明的智能呼吸機構造簡單、操作簡易，可以時刻監測病人的生理數據作出相應的壓力調整可以有效地治療呼吸綜合癥，可以實現空氣的連續輸出而不必變化電機的旋轉方向，省去了電機的復雜控制系統，提供了一種雙水平呼吸機的簡易操控。

附圖說明

當結合附圖考慮時，參考下面的描述能夠很好的理解本發明的結構、原理、工作特點和優點，但此處說明的附圖用來對本發明的進一步解釋，所附示意圖只是為了更好的對本發明進行說明，并不對本發明構成不當限定，其中：

圖1為本發明的智能呼吸機的系統組成示意圖；

圖2是本發明的智能呼吸機排氣閥的結構示意圖；

圖3是本發明的智能呼吸機的人體變化量測量單元的結構示意圖；

圖4為發明的智能呼吸機的人體呼吸應力數據圖；

圖5為本發明的智能呼吸機的呼吸機的結構示意圖；

圖6中左圖為圖5中的壓氣機1的傳動裝置的右視圖，圖6中的右圖為圖5中的壓氣機2的傳動裝置的左視圖；

圖7為本發明本發明的智能呼吸機的呼吸機的活塞桿的結構示意圖。

圖8為本本發明的智能呼吸機的呼吸機的配氣消除波動的裝置結構示意圖。

具體實施方式

下面結合實例和附圖對本發明作進一步的描述，應當指出的是，以下實施例僅僅為示意性的，其并非意圖限制本發明。

參考圖1，本發明的智能呼吸機包括控制單元ecu6，還包括電機30，所述控制單元6用于控制電機30的轉速從而控制呼吸機1的輸氣量，還包括排氣閥5，用于控制呼吸機的1的排氣管的排氣壓力，還包括人體變化量測量單元7，所述人體變化量測量單元包括腹圍變化量和/或胸圍變化量測量單元，用于根據腹圍變化量和/或胸圍變化量的參數控制電機30的轉速和排氣閥5的開閉量，從而控制呼吸機的排氣量和排氣壓力。還包括云處理服務器8用于接收ecu收集的用戶參數并進行計算后返回所述ecu。云處理服務器8例如用于根據用戶的呼吸數據參數確定呼吸機的基準排氣量和排氣壓力。

參考圖2，所述排氣閥5包括蝶排氣閥片51，排氣閥桿52的一端與蝶排氣閥片51固定連接，另一端穿過排氣管，并在該另一端的端部配置有斜齒輪53。排氣閥桿52與排氣管44之間使用密封圈進行密封。還包括電機55，電機55通過導線56連接到ecu6，并且電機55的輸出軸上配置有斜齒輪54用于驅動排氣閥桿52的斜齒輪53旋轉，從而控制控制排氣閥5的開閉程度，進而控制排氣管的排氣壓力。

對于雙水平呼吸機而言，需要在用戶呼吸的全過程中都保持正壓，在吸氣時的正壓大于呼氣時的正壓。因此需要精確地控制排氣閥5的開閉程度以及持續時間。

參考圖3，腹圍變化量測量單元和/胸圍變化量測量單元包括彈性圍帶71以及應力監測單元72，所述彈性圍帶71用于套在用戶的腹部或胸部上，所述應力監測單元72用于監測彈性圍帶71的受力變化情況以及受力持續時間，從而獲得用戶的呼吸頻率和振幅。所述應力監測單元72包括無線通信模塊，用于與ecu6進行通信。

如圖4所示，典型應力監測單元72監測到的呼吸頻率和振幅如圖所示。在吸氣持續時間t1中，應力逐漸增大，在吸氣過程的末端應力有一段平穩的時間t2，之后進入呼氣持續時間t3，應力逐漸減小，在呼氣過程的末端應力有一段平穩時間t4，之后再次進入吸氣持續時間，依次循環。應力監測單元72記錄上述過程的持續時間并發送給ecu6，同時還記錄吸氣持續時間t1的波峰值n1和呼氣持續時間t3中應力的波谷值n2。并將波峰值n1和波谷值n2發送給ecu6。應當知曉的是，用戶的吸氣過程和呼氣過程由應力監測單元72監控，因此當應力監測單元72監控到應力開始增大時，判斷用戶進了吸氣過程，當監測到應力開始減小時，判斷用戶進行了呼氣呼氣過程，從而排氣閥5的開閉變化時間受到監測單元72所監測的參數而控制。

ecu6中存儲有用戶數據，例如基準排氣量和排氣壓力。根據該用戶數據預設電機30的轉速從而控制呼吸機1的排氣流量，病根該用戶數據預設排氣閥5的開閉程度以及維持時間，從而控制呼吸機1的排氣壓力和壓力維持時間。當ecu6監測到上述波峰值n1發送變化時，根據變化量控制電機30的轉速。這樣就可以實現對呼吸機的排氣量的動態調整。

在特定的實施例中，所述ecu6收集每隔特定時間例如30秒內的吸氣應力波峰值n1并累加后求出該特定時間內吸氣應力平均波峰值nk，并該平均波峰值nk與預定的值ny比較，ecu6根據nk與ny的差值控制電機在下一個特定時間內的轉速。ny可以是基于用戶參數預設的值，該值與例如人體的身高，年齡有關。這樣就實現了根據用戶的吸氣量大小動態地控制呼吸機1的排氣量。呼吸機的排氣量也可以通過控制排氣閥的開度實現。即ecu6根據nk與ny的差值控制排氣閥在下一個特定時間內的開閉程度。

在特定實施例中ecu6收集每隔特定時間例如30秒內的在吸氣持續時間t1、平穩時間t2、呼氣持續時間t3，平穩時間t4的值，并計算t1和t2之和在該特定時間內的平均值tp1，根據該平均值tp1確定下一個特定時間吸氣過程的正壓保持時間；同時計算t3和t4之和在該特定時間內的平均值tp2，根據該平均值tp2確定下一個特定時間呼氣過程的正壓保持時間。

在所述下一個特定時間內，上述正壓保持時間的調節由排氣閥5進行。調節排氣閥5在吸氣過程中通常維持最大開度，該最大開度的維持時間由tp1確定；調節排氣閥5在呼氣過程中通常維持較小開度，該較小開度的維持時間由tp2確定。由此，便實現了呼吸機的排氣壓力的動態調整。例如，在特定時間內的多個t1+t2之和的平均值為1.4秒，而在特定時間內的多個t3+t4之和的平均值為2.1秒，則控制排氣閥5維持較大開度為1.4秒，而較小開度為2.1秒。

上述排氣量和排氣壓力的動態調整利用了過往特定時間內的呼吸參數來確定下一特定時間的呼吸參數，實現了呼吸機1的自我學習和調節，這種動態地調整方法尤其具有優勢。

本發明的呼吸機1的具體結構，如圖5-8。

參考圖5，本發明的一種呼吸機包括至少兩個壓氣機單元1和2，所述兩個壓氣機單元并列設置。壓氣機單元1包括氣缸11和在氣缸11中自由運動的活塞12，還包括與活塞12固定連接的活塞桿13，此外還包括進氣閥14和排氣閥15。當活塞12下行時，進氣閥14打開而排氣閥15關閉，當活塞12上行時，進氣閥14關閉而排氣閥15打開。壓氣機單元2包括氣缸21和在氣缸21中自由運動的活塞22，還包括與活塞22固定連接的活塞桿23，此外還包括進氣閥24和排氣閥25。當活塞22下行時，進氣閥24打開而排氣閥25關閉，當活塞22上行時，進氣閥24關閉而排氣閥25打開。還包括傳動單元3，該傳動單元3包括設置在兩個壓氣機1的活塞桿13和壓氣機2的活塞桿23之間電機，該電機驅動主動輪31旋轉，主動輪與蝸桿33上的蝸旋線部分32呈垂直接觸，構成蝸桿傳動系統，當電機轉動時，將帶動蝸桿33轉動。

參考圖5和6，蝸桿33的兩端分別配置有齒輪36和齒輪35，其中齒輪36與壓氣機1的活塞桿13上的條形齒131和132接觸，齒輪36包括基圓部分和齒部分361，所述齒部分361沿著齒輪36的外周成180度連續分布，這樣齒輪36為一種只具有“一半”齒部分的半齒輪，齒輪36具有中心孔362用于與蝸桿33的一端固定連接。齒輪35與壓氣機2的活塞桿23上的條形齒231和232接觸，齒輪35包括基圓部分和齒部分351，所述齒部分351沿著齒輪35的外周成180度連續分布，這樣齒輪35為一種只具有“一半”齒部分的半齒輪，齒輪35具有中心孔352用于與蝸桿33的另一端固定連接。

參考圖6和圖7，示出了活塞桿13和23的具體結構實體圖。活塞桿13包括基桿部分以及從該基桿部分的兩側垂直向著電機方向伸出的條形齒131和132，條形齒131和132為對置配置，齒輪36配置在該對置的條形齒131和132之間，當齒輪36轉動時，齒輪36的齒部分361可以與條形齒131或條形齒132之一接觸。

活塞桿23同樣包括基桿部分以及從該基桿部分的兩側垂直向著電機方向伸出兩根的條形齒，兩根條形齒為對置配置，齒輪35配置在該兩根對置的條形齒之間，當齒輪35轉動時，齒輪35的齒部分351可以與該兩根對置的條形齒的其中之一接觸。

當電機轉動時，蝸桿33帶動齒輪36轉動。參照圖3，齒輪36順時針連續轉動，當齒輪36的齒部分361與左側的條形齒132接觸時，將帶動活塞桿13向上運動，當齒輪36的齒部分361與右側的條形齒131接觸時，將帶動活塞桿13向下運動。從而實現壓氣機1的活塞12上下運動，完成進氣和排氣沖程。

當電機轉動時，蝸桿33同樣帶動齒輪35轉動。參照圖3，齒輪35將逆時針連續轉動，當齒輪35的齒部分351與左側的條形齒接觸時，將帶動活塞桿23向下運動，當齒輪35的齒部分351與右側的條形齒接觸時，將帶動活塞桿23向上運動。從而實現壓氣機2的活塞22上下運動，完成進氣和排氣沖程。

所述齒輪36和齒輪36的相位相差180度，當電機連續轉動時，壓氣機1的活塞12在齒輪36的驅動下向上運動時，壓氣機2的活塞22在齒輪35的驅動下向下運動；當壓氣機1的活塞12在齒輪36的驅動下向下運動時，壓氣機2的活塞22在齒輪35的驅動下向上運動。調整所述活塞12和活塞22的相位也相差180度，這樣當壓氣機1進行吸氣沖程時，壓氣機2進行排氣沖程，當壓氣機1進行排氣沖程時，壓氣機2進行吸氣沖程。這就實現了本發明的呼吸機的連續輸出，而不必像現有技術那樣呼吸機為脈動式輸出。這樣，由于采用了雙齒條結構，不論電機是正轉還是反轉，都不影響呼吸機的運轉。例如參考圖2，當左側齒輪順時針轉動時，右側的齒輪逆時針轉動，此時左側的活塞桿向下運動，右側的活塞桿向上運動；當左側齒輪逆時針轉動時，右側的齒輪順時針轉動，此時左側的活塞桿仍然向下運動，右側的活塞桿仍然向上運動當。

再參考圖8，本發明的呼吸機的配器系統包括進氣管43以及進氣腔41，進氣腔41具有進氣支管分別于壓氣機1的進氣閥14和壓氣機2的進氣閥24連通。還包括排氣管44，以及排氣腔42，排氣腔42分別具有支管與壓氣機1的排氣閥15和壓氣機2的排氣閥5連通。由于采用了進氣腔41和排氣腔42，可以使得進氣壓力和排氣壓力趨于穩定，實現了進氣和排氣地連續進行。

特別地，在排氣管44上還配置有緩沖氣缸47，緩沖氣缸47內部具有緩沖活塞48，緩沖活塞48通過彈簧連接到緩沖氣缸47的底部。緩沖氣缸47具有排氣管之間通過進氣口45連通。從而在進氣口45與緩沖活塞48之間形成密封的緩沖腔。當排氣地壓力發生波動時(這種波動可以是因為進氣壓力發生變化，或者馬達轉速發生變化引起)，如果排氣壓力過大，則部分排氣將進入緩沖腔中，在彈簧和緩沖活塞48的作用下，緩沖腔與排氣管之間的氣壓達到穩定，從而消除了排氣管中的壓力脈動。排氣管43上還具有排氣閥46布置在排氣管45上并位于緩沖氣缸47的后方，可以對排氣的速度進行調整。根據呼吸的壓力調整排氣的出口速度。

本發明的呼吸機結構簡單，操作簡易，不需要像現有技術那樣采用復雜的控制方法，頻繁地變換馬達的轉動方向來實現氣流地連續輸出。當電機連續轉動時，由于壓氣機1和壓氣機2的活塞相位相差180，同時驅動齒輪也相差180度，因此可以實現氣流地連續輸入和輸出。

本發明的智能呼吸機通過采用半齒輪的形式，實現了單個壓氣機在不變換馬達轉動方向的情況下，完成進氣和排氣沖程，可以實現氣流地穩定輸出，構造了一種雙水平呼吸機。同時根據用戶的數據對呼吸機的排氣量和排氣壓力進行了動態調整，由此可以對用戶的呼吸綜合癥進行有效治療，提高了用戶適應度。

盡管已經結合實施例對本發明進行了詳細地描述，但是本領域技術人員應當理解地是，本發明并非僅限于特定實施例，相反，在沒有超出本申請精神和實質的各種修正，變形和替換都落入到本申請的保護范圍之中。