本发明涉及医疗器械领域，具体地涉及一种呼吸机及其通气方式。
背景技术：
呼吸支持是挽救急、危重患者生命最关键的手段之一，因而，呼吸机在临床救治中，已成为不可缺少的器械，在急救，麻醉，ICU和呼吸治疗领域中，正愈来愈广泛应用。呼吸机是一种能代替，控制或改变人的正常生理呼吸，增加肺通气量，改善呼吸功能，减轻呼吸功消耗，节约心脏储备能力的装置。目前市面上的呼吸机吸气的原理是，经呼吸道直接加压，以气体直接施加正压力，超过肺泡压产生压力差，气体进入肺→吸气；而呼气是在撤去体外机械驱动压后，依靠胸廓及肺弹性回缩产生肺泡与气道口被动性正压力差而呼气。它的缺点是呼气过程不受控制，依赖于患者的气道阻力，胸廓及肺的弹性，迫使气体由于肺泡与外界大气的压力差而呼气。它忽略了患者本身气道阻力，胸肺弹性的差异及呼吸机管路、呼吸机呼气阀由于设计及维护原因阻力变化情况对患者呼气阻力的影响。本发明为解决此问题，把现有呼吸机的被动呼气过程，完全设计为可由患者和呼吸机控制的主动呼气过程。
现有技术方案的缺点是呼气过程不受控制，呼气畅通与否取决于患者的气道阻力、胸廓及肺的弹性、呼吸管路及呼气阀的阻力。如遇到气道阻力较大、胸肺弹性不太好的患者，或呼吸机呼气阀本身由于设计或使用不当，存在较大呼气阻力，在这样的情况下使用呼吸机会造成患者呼气时间过长，或呼气不畅，进而影响呼吸机治疗效果。如遇痰液较多的患者，还需要频繁使用吸痰机吸痰液，影响呼吸机的治疗效果。本发明可以在患者呼气过程增加负压吸引，克服患者气道及呼吸管路阻力，缩短患者的呼气时间，并且还可以根据患者的气道痰液积累情况，在吸气周期给患者多次或单次通入大潮气量(通常是正常潮气量设置值的1.1-2倍)，在呼气周期使患者呼气流速瞬间达到患者生理咳嗽过程的排气流速，模拟患者真实的生理咳嗽过程。通过模拟患者生理咳嗽过程，排出气道累积的痰液，达到不用或少用吸 痰机为患者吸痰的目的。
技术实现要素：
针对现有正压通气呼吸机，开发一种能帮助患者主动呼气的呼吸机，这种技术方案可以减轻患者呼气阻力，缩短呼气时间，模拟患者生理咳嗽过程，帮助患者将气道痰液排出体外，降低人工使用吸痰机吸痰次数。
一种呼吸机，其工作原理如图1所示：该呼吸机的主要气路控制部件包含，氧气气源过滤器1，空气气源过滤器13，氧气气源压力传感器2，空气气源压力传感器12，稳压阀3，稳压阀11，吸气阀4，吸气阀10，流量传感器5，流量传感器9，吸气安全阀7及吸气端压力传感器6。前述气路部件与现有技术呼吸机类似，相当于现有呼吸机的吸气气路部件。呼气安全阀8，可以设定负压值，当呼吸管路内的负压值超过设定负压值后，通过管道e的气压能驱动该呼气安全阀8开启，使呼吸管路与外界大气环境相通。呼气切换阀16控制患者呼出的气体是直接经由呼气阀15排到外部环境，还是经过负压装置17后再排到外部环境。前述的呼气切换阀16，是两位三通阀，由前述负压装置17输出的气压通过管道d传导给前述的呼气切换阀16，控制前述的呼气切换阀16的切换。前述负压装置17输出负压大于某一设定值时，切换a与o导通；前述负压装置17输出负压小于某一设定值时，切换b与o导通。即前述负压装置17启动瞬间(相当于该负压装置17输出负压大于某一设定值时)，呼气切换阀16出口a与o导通；前述负压装置17待机瞬间相当于该负压装置17输出负压小于某一设定值时)，呼气切换阀16出口b与o导通。呼气阀15集成了呼气压力传感器19的压力采集口22，呼气流量测量探头o，及呼气流量传感器20的流量低端采集口21，流量高端采集口22。呼气压力传感器19与吸气压力传感器6之间的差值大小可以用于判断呼气安全阀8是否正常开启。
从工作原理图1可以看出，当前述负压装置17在呼吸机的整个工作过程都待机时，呼气切换阀16出口b与o导通，该技术方案与现有技术呼吸机工作过程一样，即氧气和空气 气源经过过滤及气源压力传感器监测后，直接进入稳压阀稳压，再通过吸气阀完成空氧两路气体比例混合，并按设定的呼吸模式，给患者通气。当吸气结束时，吸气阀关闭，呼气阀15开启，通过肺泡压力与大气压间的压力差，向外界环境呼气。新增加的功能一：如果患者吸气结束后，需要启动主动呼气功能帮助克服气道阻力，则呼气阀15、负压装置17及呼气切换阀16同时开启，肺泡气体迅速呼出，直到达到设定的PEEP值后，呼气阀15、呼气切换阀16、呼气安全阀8及负压装置17进入待机状态；新增加的功能二：如果需要把患者的呼气过程模拟成患者的生理咳嗽过程，排出气道痰液，别在吸气时，前述呼吸机给患者通入正常潮气量的1.1-2倍，呼气时，启动负压装置17，待患者呼气流速瞬间达到患者生理咳嗽过程的排气流速，模拟患者生理咳嗽过程，达到排出积累在患者气道痰液的目的。从以上分析可以看出，该技术方案的有益效果至少有两点：1、帮助克服患者气道及呼吸机管道阻力，使患者更畅快的呼气；2、模拟患者生理咳嗽过程帮助患者排出痰液，减少使用吸痰机吸痰的次数。
附图说明
图1为本发明的工作原理图；
附图中各代号名称说明：
1，13过滤器 2，12压力传感器 3，11稳压阀 4，10吸气阀 5,9流量传感器 6吸气压力传感器 7吸气安全阀 8呼气安全阀 14患者端 15呼气阀 16呼气切换阀 17负压装置 18呼气排气口 19呼气压力传感器 20呼气流量传感器 21流量低端采集口 22流量高端采 集口/压力采集口 23呼气模块 24吸气模块
具体实施方式
下面将参照附图并结合具体实施例对本发明的具体实施方式进行说明。
一种呼吸机，其基本组成为吸气模块24，呼气模块23及呼吸机控制系统。吸气模块采用传统呼吸机的方式，即氧气和空气气源经过过滤及气源压力传感器监测后，直接进入稳压阀稳压，再通过吸气阀完成空氧两路气体比例混合，并按设定的呼吸模式，给患者供气。不同的是在吸气口增加了一个呼气安全阀8，呼气阀如果负压装置17输出负压超过设定值，该呼气安全阀8会自动开启，使呼吸管路与大气环境相通、呼气模块主要由呼气阀15、负压装置17、呼气切换阀16等模块组成，该呼吸机控制系统除具备现有技术呼吸机控制系统的作用外，还增加了帮助患者克服气管及呼吸机管路阻力功能，及模拟患者生理咳嗽过程，帮助患者排除痰液功能。下面是这两项功能的工作过程。
1、帮助患者克服气道及呼吸机管路阻力
呼吸机按医护人员设定的呼吸模式周期性工作，氧气和空气气源经过过滤及气源压力传感器监测后，直接进入稳压阀稳压，再通过吸气阀完成空氧两路气体比例混合，并按设定的呼吸模式，给患者供气。当吸气周期结束时，吸气阀关闭，呼气阀15开启瞬间，负压装置17按设定负压启动，呼气切换阀出口a气o导通，患者肺泡内的气体在负压装置的吸引下，通过患者气道、呼吸管路、及呼吸机排气口快速排出。呼气结束，负压装置17进入待机状态，呼气切换阀出口b与o导通。
2、模拟患者生理咳嗽，帮助患者排出痰液
呼吸机按医护人员设定的咳嗽模拟呼吸周期工作，或当呼吸机控制系统监测到患者气道压力平均值变化趋势以一定规律逐步升高，当达到某一设定值时，呼吸机自动启动咳嗽生理过程模拟控制，即呼吸机按患者正常潮气量平均值的1.1-2倍给患者吸气通气。当吸气周期结束时，吸气阀关闭，呼气阀15开启瞬间，负压装置17按设定负压启动，呼气切换阀出口a与o导通，患者肺泡内的气体在负压装置的吸引下，呼气流速瞬间达到患者生理咳嗽过程的排气流速，快速通过患者气道、呼吸管路、及呼吸机排气口排出体外。咳嗽生理过程模拟周期的次数根据医护人员的设定次数，或呼吸机气道压力趋势监测到的排痰液效果确定，但最多次数不超过设定的连续模拟咳嗽最大值。
为保证患者使用该呼吸机的绝对安全，在气路原理的设计及该呼吸机控制系统控制方式上采取了可靠的安全措施。具体包括1)为了避免过大的负压伤害患者，在呼气切换阀16上设计了机械负压保护装置，即当负压值超过设定值时，呼气切换阀16会自动将出口由a端导通转向b端导通，达到让负压装置17失效的目的：2)呼气安全保护，即呼气安全阀8可以设定负压值，当呼吸管路内的负压值超过设定负压值时，呼气安全阀8会自动开启，呼吸管路与外界大气环境相通。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来 说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。