一种气道自动化管理系统的制作方法

1.本发明涉及医疗器械设备领域，尤其公开了一种气道自动化管理系统。


背景技术：

2.呼吸机是临床中人工替代自主通气功能的重要设备，已普遍用于各种原因所致的呼吸衰竭、大手术期间的麻醉气管插管理、呼吸支持治疗和急救复苏中，在现代医学领域内占有十分重要的位置。能够起到预防和治疗呼吸衰竭，减少并发症，挽救及延长病人生命的重要作用。
3.使用呼吸机的病人，由于身体多项机能弱化或者丧失，容易在气管内积痰，此时，往往需要拔出气管插管，插入吸痰管，利用吸痰器来吸痰，或者利用气管插管临时作为吸痰管，连接负压泵进行吸痰。一方面，呼吸机临时停止工作，给病人带来一定的风险，另一方面，更换时会加重病人痛苦，同时也存在感染的隐患。
4.专利文献(授权公告号为cn105944198a)中公开了一种带有吸痰机器人的呼吸机，吸痰机器人包括吸痰器、控制设备和送管设备，呼吸机主体的气管插管与吸痰器的吸痰管并行设置，控制设备包括控制器，控制器与吸痰器的负压泵和呼吸机主体的风机连接，送管设备包括用于夹持吸痰管的机械手，机械手的前部设置有用于检测送管阻力的与控制器连接的压力传感器。气管插管的下部设置有气囊。但是，在临床使用时，导管气囊放入气道内，导管气囊由于漏气或充气不够均可致通气不足；若导管气囊过度充气，时间过长，气管粘膜会出现缺血坏死，继发感染。气管插管患者口咽部的分泌物能沿着气管插管的外壁通过声门，到达气管插管的上方，并聚集成一糊状物，称为“粘膜糊”，是病原菌较好的繁殖地。若导管气囊漏气或充气不够，口腔分泌物经导管气囊旁侧流入肺部，很容易造成肺部感染。
5.因此，现有呼吸机中导管气囊存在的上述缺陷，是一件亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.本发明提供了一种气道自动化管理系统，旨在解决现有呼吸机中导管气囊存在的上述缺陷的技术问题。
7.本发明提供一种气道自动化管理系统，应用于呼吸机中，呼吸机包括气管插管及设于气管插管上的导管气囊，气道自动化管理系统包括充放气装置、漏气量检测装置、密封检测装置、分泌物检测装置、抽液装置、定时装置和控制装置，
8.充放气装置，用于在控制装置的控制下，对导管气囊进行充气或放气；
9.漏气量检测装置，用于检测导管气囊内气量和压力；
10.密封检测装置，用于检测导管气囊与气道之间的密封性；
11.分泌物检测装置，用于检测导管气囊上方的口腔分泌物状况；
12.控制装置分别与充放气装置、漏气量检测装置、密封检测装置、分泌物检测装置、抽液装置、定时装置相连接，用于根据漏气量检测装置检测到的导管气囊内气量和压力、密封检测装置检测到的导管气囊与气道之间的密封性、以及分泌物检测装置检测到的导管气
囊上方的口腔分泌物状况，控制抽液装置抽取导管气囊上方的口腔分泌物；并且在抽液装置抽取完口腔分泌物后，在定时装置设定的定时时间内，控制充放气装置对导管气囊进行自动适时放气。
13.进一步地，充放气装置包括压力传感单元、模数转换单元、控制单元、执行单元和报警单元，
14.压力传感单元通过气管与导管气囊相接通，用于检测导管气囊内的气压参数；
15.模数转换单元分别与压力传感单元和控制单元单元电连接，用于对压力传感单元检测到的气压参数进行模数转换后发送给控制单元；
16.控制单元分别与模数转换单元、执行单元和报警单元电连接，用于根据模数转换单元发送过来的气压参数，控制执行单元动作，以将气路开通或断开，对导管气囊进行充气或放气；以及控制报警单元进行声光报警。
17.进一步地，执行单元包括第一控制芯片和继电器，第一控制芯片的输入端与控制单元相连接，第一控制芯片的输出端与继电器的负极相连接；继电器的正极与电源模块相连接；继电器的常开端点与导管气囊的阀门相连接。
18.进一步地，漏气量检测装置包括空气流量传感器和空气压力传感器，
19.空气流量传感器，用于检测导管气囊内的气量；
20.空气压力传感器，用于检测导管气囊内的压力。
21.进一步地，密封检测装置包括微型摄像头，
22.微型摄像头，用于检测导管气囊与气道之间的密封性。
23.进一步地，分泌物检测装置包括二氧化碳浓度检测模块和液体监测模块，
24.二氧化碳浓度检测模块，用于检测气囊上方气道内二氧化碳浓度，并将检测到的二氧化碳浓度信息发送给控制装置；
25.液体监测模块，用于监测气囊上方口腔分泌物；并将监测到的分泌物信息发送给控制装置；
26.控制装置分别与二氧化碳浓度检测模块和液体监测模块相连接，用于根据二氧化碳浓度检测模块检测到的二氧化碳浓度信息和液体监测模块检测到的二氧化碳浓度信息，判断气囊上方的口腔分泌物的状况。
27.进一步地，气道自动化管理系统还包括吸痰装置，吸痰装置包括处理器、温湿度检测传感器和雾化设备，
28.温湿度检测传感器，用于检测气囊下方气道内的温湿度，并将检测到的气囊下方气道内的温湿度发送给处理器；
29.处理器分别与温湿度检测传感器和雾化设备相连接，用于将温湿度检测传感器检测到的温湿度与预设的温湿度阈值进行比较，若检测到的温湿度小于预设的温湿度阈值时，则控制雾化设备喷雾以对气道内痰液进行加热和稀释。
30.进一步地，吸痰装置还包括痰鸣音检测模块、液量检测模块、血氧模块、压力传感器、物体接近开关、供氧设备和吸痰设备，
31.痰鸣音检测模块，用于检测气道内发出的痰鸣音，并将检测到的痰鸣音信息发送给处理器；
32.液量检测模块，用于检测呼吸道湿化液量，并将检测到的呼吸道湿化液量信息发
送给处理器；
33.血氧模块，用于检测脉搏血氧饱和度值，并将检测到的脉搏血氧饱和度值发送给处理器；
34.压力传感器，用于检测气道压力，并将检测到的气道压力值发送给处理器；
35.物体接近开关，用于检测吸痰设备上的吸痰管与气道壁的距离，并将检测到的痰鸣音信息发送给处理器；
36.处理器分别与痰鸣音检测模块、液量检测模块、血氧模块、物体接近开关、供氧设备和吸痰设备相连接，用于根据痰鸣音检测模块检测到的痰鸣音信息、液量检测模块检测到的脉搏血氧饱和度值、血氧模块检测到的脉搏血氧饱和度值和压力传感器检测到的气道压力值，来判断气道内痰液的状况；并将物体接近开关检测到的吸痰管与人体气道壁的距离与预设的距离阈值进行比较，若检测到的吸痰管与人体气道壁的距离在预设的距离阈值内时，则控制吸痰设备吸取气道内痰液，同时控制供氧设备提供氧气。
37.进一步地，抽液装置包括液压设备，液压设备包括抽液油缸、油泵、油泵电机、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀、节流阀、电磁溢流阀、第一调速阀、第二调速阀、冷却器、滤油器、节流阀块、油箱、第一单向阀和第二单向阀和控制器，控制器分别与油泵电机、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀和第三电磁换向阀相连接；抽液油缸包括缸体及设于缸体上的旋转接头，油泵电机用于驱动油泵将油箱内的液压油泵入第一电磁换向阀的进油口p；第一电磁换向阀的工作油口b、第二电磁换向阀的工作油口b和第三电磁换向阀的工作油口b并接后通过节流阀与旋转接头相接通；第二电磁换向阀的进油口p通过第一调速阀与旋转接头相接通，第三电磁换向阀的进油口p通过第二调速阀与旋转接头相接通；第二电磁换向阀的回油口t与第二电磁换向阀的工作油口b相接通，第三电磁换向阀的回油口t与第三电磁换向阀的工作油口b相接通；节流阀块和第一单向阀并联后分别接入缸体和旋转接头之间；旋转接头通过第二单向阀、电磁溢流阀、冷却器和滤油器后与油箱相接通。
38.进一步地，定时装置包括定时器，定时器的型号为ne555。
39.进一步地，控制装置包括第二控制芯片，第二控制芯片的型号为stc15f408ad。
40.本发明所取得的有益效果为：
41.本发明提供一种气道自动化管理系统，应用于呼吸机中，采用充放气装置、漏气量检测装置、密封检测装置、分泌物检测装置、抽液装置、定时装置和控制装置，通过充放气装置对导管气囊进行充气或放气；漏气量检测装置用于检测导管气囊内气量和压力；密封检测装置用于检测导管气囊与气道之间的密封性；分泌物检测装置检测导管气囊上方的口腔分泌物状况；控制装置根据漏气量检测装置检测到的导管气囊内气量和压力、密封检测装置检测到的导管气囊与气道之间的密封性、以及所述分泌物检测装置检测到的导管气囊上方的口腔分泌物状况，控制所述抽液装置抽取导管气囊上方的口腔分泌物；并且在所述抽液装置抽取完口腔分泌物后，在所述定时装置设定的定时时间内，控制所述充放气装置对导管气囊进行自动适时放气。本发明提供的气道自动化管理系统，自动化程度高、可大大减少医护人员的工作量；提高检测效率，降低对使用者肺部感染；减少患者痛苦，提高患者的生活质量。
附图说明
42.图1为本发明提供的一种气道自动化管理系统一实施例的功能框图；
43.图2为图1中所示的充放气装置一实施例的功能模块示意图；
44.图3为图2中所示的执行单元一实施例的功能模块示意图；
45.图4为图2中所示的执行单元一实施例的电路原理图；
46.图5本发明提供的一种气道自动化管理系统一实施例的功能模块示意图；
47.图6为本发明提供的一种气道自动化管理系统中吸痰装置第一实施例的功能模块示意图；
48.图7为本发明提供的一种气道自动化管理系统中吸痰装置第二实施例的功能模块示意图；
49.图8为图1中所示的抽液装置一实施例的结构示意图。
50.附图标号说明：
51.10、充放气装置；20、漏气量检测装置；30、密封检测装置；40、分泌物检测装置；50、抽液装置；60、定时装置；70、控制装置；11、压力传感单元；12、模数转换单元；13、控制单元；14、执行单元；15、报警单元；141、第一控制芯片；142、继电器；41、二氧化碳浓度检测模块；42、液体监测模块；80、吸痰装置；81、痰鸣音检测模块；82、物体接近开关；83、处理器；84、吸痰设备；85、温湿度检测传感器；86、雾化设备；87、液量检测模块；88、血氧模块；89、供氧设备；541、抽液油缸；542、油泵；543、油泵电机；544、第一电磁换向阀；545、第二电磁换向阀；546、第三电磁换向阀；547、节流阀；548、电磁溢流阀；549、第一调速阀；551、第二调速阀；552、冷却器；553、滤油器；554、节流阀块；555、油箱；556、第一单向阀；557、第二单向阀；5411、缸体；5412、旋转接头。
具体实施方式
52.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。
53.如图1所示，本发明第一实施例提出一种气道自动化管理系统，应用于呼吸机中，呼吸机包括气管插管及设于气管插管上的导管气囊，气道自动化管理系统包括充放气装置10、漏气量检测装置20、密封检测装置30、分泌物检测装置40、抽液装置50、定时装置60和控制装置70，其中，充放气装置10，用于在所述控制装置(70)的控制下，对导管气囊进行充气或放气；漏气量检测装置20，用于检测导管气囊内气量和压力；密封检测装置30，用于检测导管气囊与气道之间的密封性；分泌物检测装置40，用于检测导管气囊上方的口腔分泌物状况；控制装置70分别与充放气装置10、漏气量检测装置20、密封检测装置30、分泌物检测装置40、抽液装置50、定时装置60相连接，用于根据漏气量检测装置20检测到的导管气囊内气量和压力、密封检测装置30检测到的导管气囊与气道之间的密封性、以及分泌物检测装置40检测到的导管气囊上方的口腔分泌物状况，控制抽液装置50抽取导管气囊上方的口腔分泌物；并且在抽液装置50抽取完口腔分泌物后，在定时装置60设定的定时时间内，控制充放气装置10对导管气囊进行自动适时放气。在本实施例中，控制装置70将漏气量检测装置20检测到的导管气囊内气量和压力与预设的气量压力阈值进行对比，例如，若识别到检测到的导管气囊内气量和压力小于预设的气量压力阈值时，则控制充放气装置10进行充气；
若识别到检测到的导管气囊内气量和压力大于预设的气量压力阈值时，则控制充放气装置10进行放气。预设的气量压力阈值中，气量阈值范围为4.5～5.5ml；压力阈值范围为2.7～4.0kpa。在本实施例中，充气是为了使导管气囊放置牢固，同时达到合理密闭。而合理的密闭可以防止呼吸道或胃内容物反流入气管，减少vap(ventilator associated pneumonia，呼吸机相关性肺炎)的发生并保证机械通气时不漏气。套囊内气量一般注入5ml左右，以辅助或控制呼吸时不漏气，气囊内压力一般为2.7～4.0kpa。漏气量检测装置20包括空气流量传感器和空气压力传感器，空气流量传感器用于检测导管气囊内的气量，并将检测到的导管气囊内的气量发送给控制装置70。空气压力传感器用于检测导管气囊内的压力，并将检测到的导管气囊内的压力发送给控制装置70。密封检测装置30包括微型摄像头。微型摄像头用于检测导管气囊与气道之间的密封性，并将检测到的导管气囊与气道之间的密封性发送给控制装置70。定时装置60包括定时器，定时器的型号采用ne555。控制装置70包括单片机，单片机采用第二控制芯片，控制芯片的型号为stc15f408ad。
54.优选地，请见图2，图2为图1中所示的充放气装置一实施例的功能模块示意图，在本实施例中，充放气装置10包括压力传感单元11、模数转换单元12、控制单元13、执行单元14和报警单元15，压力传感单元11通过气管与导管气囊相接通，用于检测导管气囊内的气压参数；模数转换单元12分别与压力传感单元11和控制单元13单元电连接，用于对压力传感单元11检测到的气压参数进行模数转换后发送给控制单元13；控制单元13分别与模数转换单元12、执行单元14和报警单元15电连接，用于根据模数转换单元12发送过来的气压参数，控制执行单元14动作，以将气路开通或断开，对导管气囊进行充气或放气；以及控制报警单元15进行声光报警。控制单元13采用单片机，单片机的型号为stc12c5a60s2。在本实施例中，如图3和图4所示，执行单元14包括第一控制芯片141和继电器142，第一控制芯片141的输入端与控制单元13相连接，第一控制芯片141的输出端与继电器142的负极相连接；继电器142的正极与电源模块相连接；继电器142的常开端点与导管气囊的阀门相连接。其中，第一控制芯片141采用的型号为uln2003a。执行单元14采用继电器142来控制导管气囊的充放气阀门，实现导管气囊压力的调节，通过uln2003a驱动继电器142工作。uln2003a的输入引脚in1～in7直接与单片机stc12c5a60s2连接，。uln2003a的输出引脚out1～out7连接继电器142的负极，继电器142的正极电源vcc相连接。继电器142的常开触点接导管气囊的充放气阀门的一端，在单片机stc12c5a60s2输出控制信号时，继电器142的线圈得电，常开触点闭合，导管气囊的充放气阀门被接入电路中，实现充气和放气功能。本实施例提供的气道自动化管理系统，首先通过气管连接到导管气囊后，压力传感单元11就会将检测到的导管气囊内部的气压参数，经模数转换单元12转换成数字信号传给控制单元13，接着控制单元13把气压值送给显示器并显示当前气压值。控制单元13将当前气压值与预设的气压阈值进行比较，若当前气压值小于预设的气压阈值时，则控制执行单元14动作，将气路开通，对导管气囊进行充气；若当前气压值大于预设的气压阈值时，则控制执行单元14动作，将气路断开，对导管气囊进行放气。若识别到当前气压值变化过大，则说明导管气囊出现问题，严重漏气，此时启动报警单元15进行声光报警，及时通知医护人员进行处理。
55.进一步地，参见图5，图5本发明提供的一种气道自动化管理系统一实施例的功能模块示意图，在本实施例中，分泌物检测装置40包括二氧化碳浓度检测模块41和液体监测模块42，其中，二氧化碳浓度检测模块41，用于检测气囊上方气道内二氧化碳浓度，并将检
测到的二氧化碳浓度信息发送给控制装置70；液体监测模块42，用于监测气囊上方口腔分泌物；并将监测到的分泌物信息发送给控制装置70；控制装置70分别与二氧化碳浓度检测模块41和液体监测模块42相连接，用于根据二氧化碳浓度检测模块41检测到的二氧化碳浓度信息和液体监测模块42检测到的二氧化碳浓度信息，判断气囊上方的口腔分泌物的状况。二氧化碳浓度检测模块41可利用监测气道内二氧化碳浓度的二氧化碳浓度监测装置。二氧化碳浓度监测装置的型号可采用sk-600-co2。液体监测模块42，用于监测气囊上方口腔分泌物；并将监测到的分泌物信息发送给控制装置70。液体监测模块42可利用视觉检测气道内分泌物的摄像头。在本实施例中，通过二氧化碳浓度检测模块41和液体监测模块42二者的结合，分别从二氧化碳浓度和直观分泌物两方面来综合检测导管气囊上方的口腔分泌物状况，从而提升检测精度，降低对使用者肺部感染；减少患者痛苦，提高患者的生活质量。
56.进一步地，请见图6，图6为本发明提供的一种气道自动化管理系统中吸痰装置第一实施例的功能模块示意图，在本实施例中，气道自动化管理系统还包括吸痰装置80，吸痰装置80包括处理器83、温湿度检测传感器85和雾化设备86，温湿度检测传感器85，用于检测气囊下方气道内的温湿度，并将检测到的气囊下方气道内的温湿度发送给处理器83；处理器83分别与温湿度检测传感器85和雾化设备86相连接，用于将温湿度检测传感器85检测到的温湿度与预设的温湿度阈值进行比较，若检测到的温湿度小于预设的温湿度阈值时，则控制雾化设备86喷雾以对气道内痰液进行加热和稀释。在本实施例中，雾化设备86包括电热恒温器和超声发生器。在处理器83的控制下，电热恒温器用于将无菌水进行加热；超声发生器用于产生超声波把加热后的无菌水击散为雾滴，与吸入气体一起进入气道而发挥湿化作用。在本实施例中，利用雾化设备86将无菌水击散为雾滴，以增加吸入呼吸道的气体中的湿度，从而达到湿润气道粘膜、稀释痰液、保持呼吸道粘膜纤毛系统的正常运动和清洁功能。
57.优选地，请见图7，图7为本发明提供的一种气道自动化管理系统中吸痰装置第二实施例的功能模块示意图，在第一实施例的基础上，吸痰装置80还包括痰鸣音检测模块81、液量检测模块87、血氧模块88、物体接近开关82、压力传感器91、供氧设备89和吸痰设备84，痰鸣音检测模块81，用于检测气道内发出的痰鸣音，并将检测到的痰鸣音信息发送给处理器83；液量检测模块87，用于检测呼吸道湿化液量，并将检测到的呼吸道湿化液量信息发送给处理器83；血氧模块88，用于检测脉搏血氧饱和度值，并将检测到的脉搏血氧饱和度值发送给处理器83；压力传感器91，用于检测气道压力，并将检测到的气道压力值发送给处理器83；物体接近开关82，用于检测吸痰设备84上的吸痰管与气道壁的距离，并将检测到的痰鸣音信息发送给处理器83；处理器83分别与痰鸣音检测模块81、液量检测模块87、血氧模块88、物体接近开关82、压力传感器91、供氧设备89和吸痰设备84相连接，用于根据痰鸣音检测模块81检测到的痰鸣音信息、液量检测模块87检测到的脉搏血氧饱和度值、血氧模块88检测到的脉搏血氧饱和度值和压力传感器91检测到的气道压力值，来判断气道内痰液的状况；并将物体接近开关82检测到的吸痰管与人体气道壁的距离与预设的距离阈值进行比较，若检测到的吸痰管与人体气道壁的距离在预设的距离阈值内时，则控制吸痰设备84吸取气道内痰液，同时控制供氧设备89提供氧气。在本实施例中，痰鸣音检测模块81可利用听觉检测痰鸣音的音频探头。通过物体接近开关82自动探测吸痰管与人体气道壁的距离，处
理器83将物体接近开关82检测到的吸痰管与人体气道壁的距离与预设的距离阈值进行比较，若检测到的吸痰管与人体气道壁的距离在预设的距离阈值内时，则控制吸吸痰设备84吸取气囊上方口腔分泌物。预设的距离阈值为0.4～0.6cm。本实施例提供的气道自动化管理系统，通过物体接近开关82自动探测物体接近开关82与人体气道壁的距离，从而防止贴壁吸附，减少粘膜损伤。
58.进一步地，参见图8，图8为图1中所示的抽液装置一实施例的结构示意图，在实施例中，抽液装置50包括液压设备，液压设备包括抽液油缸541、油泵542、油泵电机543、第一电磁换向阀544、第二电磁换向阀545、第三电磁换向阀546、节流阀547、电磁溢流阀548、第一调速阀549、第二调速阀551、冷却器552、滤油器553、节流阀块554、油箱555、第一单向阀556和第二单向阀557和控制器，控制器分别与油泵电机543、第一电磁换向阀544、第二电磁换向阀545和第三电磁换向阀546相连接；抽液油缸541包括缸体5411及设于缸体5411上的旋转接头5412，油泵电机543用于驱动油泵542将油箱555内的液压油泵入第一电磁换向阀544的进油口p；第一电磁换向阀544的工作油口b、第二电磁换向阀545的工作油口b和第三电磁换向阀546的工作油口b并接后通过节流阀547与旋转接头5412相接通；第二电磁换向阀545的进油口p通过第一调速阀549与旋转接头5412相接通，第三电磁换向阀546的进油口p通过第二调速阀551与旋转接头5412相接通；第二电磁换向阀545的回油口t与第二电磁换向阀545的工作油口b相接通，第三电磁换向阀546的回油口t与第三电磁换向阀546的工作油口b相接通；节流阀块554和第一单向阀556并联后分别接入缸体5411和旋转接头5412之间；旋转接头5412通过第二单向阀557、电磁溢流阀548、冷却器552和滤油器553后与油箱555相接通。在本实施例中，通过液压设备来对呼吸道内分泌物进行吸引，抽吸精度高、抽取速度快；大大减少医护人员的工作量、减少患者痛苦。
59.本实施例提供的气道自动化管理系统，应用于呼吸机中，与现有技术相比，采用充放气装置、漏气量检测装置、密封检测装置、分泌物检测装置、抽液装置、定时装置和控制装置，通过充放气装置对导管气囊进行充气或放气；漏气量检测装置用于检测导管气囊内气量和压力；密封检测装置用于检测导管气囊与气道之间的密封性；分泌物检测装置检测导管气囊上方的口腔分泌物状况；控制装置根据漏气量检测装置检测到的导管气囊内气量和压力、密封检测装置检测到的导管气囊与气道之间的密封性、以及所述分泌物检测装置检测到的导管气囊上方的口腔分泌物状况，控制所述抽液装置抽取导管气囊上方的口腔分泌物；并且在所述抽液装置抽取完口腔分泌物后，在所述定时装置设定的定时时间内，控制所述充放气装置对导管气囊进行自动适时放气。本实施例提供的气道自动化管理系统，自动化程度高、可大大减少医护人员的工作量；提高检测效率，降低对使用者肺部感染；减少患者痛苦，提高患者的生活质量。
60.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。