超声波痰液消除器的制造方法
【专利说明】超声波痰液消除器
[0001] 本发明属于医疗器械领域，涉及一种超声波痰液消除器。
【背景技术】
[0002] 吸痰是保持呼吸道通畅，改善肺泡通气和换气功能的一种重要方法，是机械通气 患者气道管理中最常用的护理措施之一。痰液淤积在气道内，会使气道阻力增高，导致通气 不足，造成呼吸功能障碍，加重病人的缺氧和二氧化碳潴留，严重者会因痰痂堵塞气道而危 及生命;另外，痰液堵塞气道，细菌容易繁殖，从而导致病人发生或加重肺部感染。
[0003] 因此，为了保持呼吸道清洁通畅，改善呼吸窘迫和低氧血症，预防肺部感染，保证 机械通气的治疗目标，必须及时为病人进行吸痰。
[0004] 目前，常见的吸痰技术主要有"吸痰管吸痰技术"，但该技术在临床应用中均存在 安全性差、效率低、无法按需自动吸痰等缺点。
[0005] 所以，为了维持病人呼吸道清洁通畅，预防呼吸系统感染，避免呼吸道损伤，保证 机械通气的治疗目标，缩短病人机械通气的时间，降低医护人员工作强度，临床急需一套 "安全、高效的痰液清除技术"。
[0006] 本发明提出了一种超声波痰液清除器，工作时，根据痰液的位置及其物性，通过聚 焦透镜使超声波汇聚到痰液上，使其雾化，通过病人呼吸排出体外。无须侵入病人身体，使 用方便、操作简单、安全高效。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是:提供一种超声波痰液消除器。
[0008] 本发明的技术方案是：人体痰液的粘度范围是lpa. s~200pa. s，要雾化此范围粘 度的痰液，相对应的超声波声压范围为4~5.84atm;医护人员将痰液的物性参数通过人机 界面(5)输入控制器(4)，控制器(4)与超声波电源（1)相连，控制器确定输出的声压进而控 制超声波电源（1)驱动换能器(2)输出中心频率为20kHz不同声压的超声波，输出的超声波 通过后端相连的聚焦透镜(3)透过气道(6)后汇聚到痰液上;对痰液进行雾化，雾化后的痰 液将被人体呼气气流带出体外。
[0009] 本发明的优点是：与传统的痰液清除技术相比，本发明的一种超声波痰液清除器 无须实物侵入人体，操作简单，安全高效，满足临床医护的要求。
【附图说明】
[0010] 图1是本发明超声波痰液清除器的构成框图。
[0011 ] 1-超声波电源;2-换能器;3-聚焦透镜;4-控制器；
[0012] 5-人机界面;6-气道。
【具体实施方式】
[0013] 下面对本发明作进一步的说明。
[0014] 1.痰液清除原理
[0015] 人体呼气时能产生30~401/min的气流，最小流速为2.5m/s，痰液的密度在0.95g/ cm3~1.03g/cm3之间，根据气力输送沉降速度公式：
.1^为液体重 度，r为空气重度，u为气体流速，d为液滴直径，计算得能够输送的最大液滴直径为293um，而 超声空化产生液滴直径
，1为液体表面张力系数，P为液体的密度，f为频率， 取超声频率为20kHz，代入相关系数计算得产生的最大液滴直径为235um，小于人体呼气能 够带出的最大液滴直径293um，所以采用20kHz超声频率产生的液滴能够通过人体的呼气气 流顺利带出体外。
[0016]人体痰液的粘度范围是lpa.s~200pa.s，根据超声波空化阀值和粘度系数的关 系:p = 0.8(lgn+5)p为空化阀值，n为粘度系数，计算得空化阀值为4~5.84atm，要使痰液能 够被雾化，超声波声压必须达到相应粘度下的空化阀值。
[0017] 2.痰液清除的工作步骤如下：
[0018] (a)医护人员将痰液的物性参数通过人机界面(5)输入控制器(4);
[0019] (b)控制器确定输出的声压，通过超声波电源（1)驱动换能器(2)输出相应声压的 超声波；
[0020] (c)超声波经聚焦透镜(3)汇聚到痰液上，对其进行雾化；
[0021 ] (d)雾化后的痰液被人体呼气气流带出体外；
[0022] (e)重复(c)~(d)，直到痰液清除到预期的程度，完成一次清痰过程。
【主权项】
1. 一种超声波痰液清除器，其特征在于:控制器(4)与超声波电源（1)相连，超声波电源 驱动换能器(2)输出中心频率为20kHz的超声波，输出的超声波通过后端相连的聚焦透镜 (3)透过气道(6)后汇聚到痰液上，对痰液进行雾化;医护人员将痰液的物性参数通过人机 界面(5)输入控制器(4)，控制器确定输出的声压进而控制超声波电源（1)驱动换能器(2)输 出不同声压的超声波，汇聚后的超声波对痰液进行雾化，雾化后的痰液将被人体呼气气流 带出体外。2. 根据权利要求1所述的一种超声波痰液清除器，其特征在于:人体痰液的粘度范围是 lpa.s~200pa.s，要雾化此范围粘度的痰液，相对应的超声波声压范围为4~5.84atm;医护 人员将痰液的粘度通过人机界面(5)输入到控制器(4)，换能器(2)输出相应声压的超声波。
【专利摘要】本发明属于医疗器械领域，实现了一种超声波痰液清除器。超声波具有较强的方向性与穿透性，能量易于集中，并可在不同介质中传播。工作时，本装置根据呼吸系统内某部分痰液的物理性质和分布位置向痰液发射超声波，汇聚高能的超声波使痰液雾化，雾化后的痰液将被人体呼气气流带出体外。另外，本装置根据痰液的物性自动匹配超声波声压，实现不同物性痰液的清除功能。与传统的痰液清除方法相比，本方法属于非侵入式清痰技术，使用方便，操作简单，安全高效，有利于在医疗护理领域的广泛使用。
【IPC分类】A61N7/00, A61M11/00
【公开号】CN105561486
【申请号】CN201510783066
【发明人】石岩, 任帅, 牛经龙, 蔡茂林
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年11月16日