1.本实用新型涉及医疗装置领域，尤其是指一种呼吸预警装置及呼吸辅助装置。
背景技术：2.气管切开术是指切开颈段气管，并向颈段气管放入气管套管，以解除患者呼吸困难的医疗手术，实际治疗过程中，医护人员会依据患者的病情需要，安排病患使用气管套管进行呼吸、排痰。但在患者的气管黏膜蠕动时容易与气管套管摩擦，当医用气管的套管长时间摩擦患者的气管黏膜，会对患者的气管造成反复刺激，引起剧烈咳嗽，导致患者生理不适，另外，当患者的分泌物或污染物堵塞气管套时，由于患者紧急窒息而没有预警，导致入睡阶段或失去发声功能的术后患者因不能即时求救而导致严重后果，因此，需要设计一种适配于气管套管的报警装置。
技术实现要素：3.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种呼吸辅助装置，具有呼吸感应报警功能。
4.为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
5.呼吸预警装置，包括外壳、呼吸检测装置和报警装置，所述外壳设有气腔、连接口和通气孔，所述连接口和所述通气孔通过气腔连通；所述呼吸检测装置设置在所述外壳上，所述呼吸检测装置用于检测气腔内气流流动产生的声波，所述报警装置与所述呼吸检测装置有线或无线连接。
6.与现有技术相比，本实用新型的呼吸预警装置，能对患者的呼吸状况进行监测，在患者呼吸异常或受阻的情况下发出报警，及时提醒患者及家属排除险情；在紧急情况下帮助患者发出求救信号，让失声患者和无人看护的患者第一时间得到救助。
7.优选的，所述呼吸检测装置包括壳体、供电模块、控制模块和呼吸检测模块，所述供电模块、控制模块和呼吸检测模块设置在所述壳体内，所述壳体上设有进气口和出气口，所述进气口位于所述壳体朝向气腔的一侧，所述进气口通过所述出气口连通外界；所述供电模块用于为控制模块和呼吸检测模块供能；所述呼吸检测模块与控制模块电连接；所述呼吸检测模块设置在进气口和出气口之间，用于检测进气口和出气口之间气流的变化。
8.上述呼吸检测装置结构简单，零部件数量少，从而能将结构设计得更加紧凑，使整体体积较小，进而便于安装至外壳上，同时减少本实用新型的重量，减轻患者配戴本实用新型后的负重。
9.优选的，所述呼吸检测模块为微型柱极体麦克风，所述麦克风设有振动膜片；所述控制模块通过检测所述振动膜片在气流变化时发生振动而引起的电压的变化以获取气流流动产生的声波数值。
10.微型柱极体麦克风体积小，而且对声波的识别率很高，能够有效监测患者在夜间睡眠中平缓气流产生的相对微弱的声波，同时，微型柱极体麦克风质量轻，便于携带，有利
于减轻患者颈部承受的重量。微型驻极体麦克风属于高灵敏定向声波拾取模块，其采用高灵敏定向声波技术，其振动膜片和线圈共同作用下(声波压力收集和电流信号转化)，获取患者呼吸时将气体流动波形，可以精准获得不同的呼吸状态的信号，对应得出不同的呼吸状态，从而实现对患者的呼吸状况进行实时监控。
11.优选的，所述报警装置为外置报警装置。
12.将所述报警装置设置成外置报警装置，方便看护人员携带外置报警装置，即可使看护人员在患者呼吸异常或受阻时，及时发现并排除险情。
13.优选的，所述外壳为中空结构，外壳的一侧设有开孔，所述开孔、连接口和通气孔之间相互连通，所述呼吸检测装置设置在所述开孔上。
14.通过设置开孔，便于将呼吸检测装置设置在所述外壳上，降低本实用新型的组装难度。
15.优选的，所述开孔上设有导流件，所述导流件用于将气腔内气流导向至所述进气口。
16.当患者呼气时，气体从连接口流入，部分气体通过导流件引导到呼吸预警装置，气体在呼吸预警装置内腔旋转并且碰撞发出声音，从而有效增强呼吸检测模块的灵敏度。
17.优选的，所述通气孔或所述气腔内设有空气处理模块。
18.通过在所述通气孔或所述气腔内设置空气处理模块，能对流入连接口的气体进行空气处理，降低气体对患者的刺激性。
19.优选的，所述通气孔设有两个，两个所述通气孔分别设置在所述外壳两侧，这种设置方式能避免空气直接从本实用新型正面过快进入，引起患者的不适。
20.优选的，所述报警装置包括设置在呼吸检测装置内的报警元件，所述报警元件与控制模块、供电模块电连接。
21.上述设置方式使呼吸检测装置自带报警作用。
22.本实用新型的另一目的在于提供一种应用上述呼吸预警装置的呼吸辅助装置，包括气管套管和呼吸预警装置，所述呼吸预警装置设置在气管套管的外端上。
23.与现有技术相比，本实用新型的呼吸辅助装置，适用于呼吸困难的患者，其设置有呼吸预警装置，能实时监测患者的呼吸情况，在患者出现呼吸困难时触发报警，以提醒看护人员及时处理，以避免出现险情。
附图说明
24.图1是呼吸预警装置的第一角度示意图；
25.图2是呼吸预警装置的第二角度示意图；
26.图3是呼吸预警装置的爆炸图；
27.图4是呼吸检测装置的仰视角度示意图；
28.图5是导流件的仰视角度示意图；
29.图6是呼吸检测装置与气管套管的组装示意图；
30.图7是呼吸检测装置与气管套管的组装后的剖视图；
31.图8是呼吸预警装置的工作流程图。
32.标号说明：
33.1呼吸预警装置，11外壳，12气腔，13连接口，14通气孔，15凸壁，16开孔，2呼吸检测装置，21壳体，22进气口，23出气口，24呼吸检测模块，3外置报警装置，4导流件，41安装座，42安装槽，43导流通道，44翻边，45空气处理模块，5罩体，51透气孔， 52凹槽，6气管套管。
具体实施方式
34.以下结合附图说明本实用新型的实施方式：
35.实施例一
36.参见图1至图5、图7，本实施例的呼吸预警装置1，包括外壳11、呼吸检测装置2和报警装置，所述外壳11为中空结构，其内腔形成气腔12，外壳的外壁上设有连接口13和通气孔14，所述连接口13和所述通气孔14通过气腔12连通；所述呼吸检测装置2设置在所述外壳11上，所述呼吸检测装置2用于检测气腔12内气流流动产生的声波，所述报警装置与所述呼吸检测装置2有线或无线连接。
37.具体的，所述呼吸检测装置2通过检测气腔12内气流流动产生的声波数值的大小，以判断患者处于呼气状态或吸气状态，所述呼吸检测装置2通过检测气腔12内气流流动产生的声波的间隔，以判断患者相邻两次呼吸之间的间隔，声波数值的大小和声波的间隔组成声波参数；当所述呼吸检测装置2检测到声波参数位于基准范围外时，所述呼吸检测装置2 向所述报警装置发送报警信号，以使所述报警装置进行报警响应。
38.参见图2，所述呼吸预警装置1通过所述连接口13设置在气管套管6上；所述通气孔 14设有两个，两个所述通气孔14分别设置在所述外壳11两侧，这种设置方式能避免空气直接从本实用新型正面过快进入，引起患者的不适。
39.参见图4和图7，所述呼吸检测装置2包括壳体21、供电模块(图中未示出)、控制模块(图中未示出)、呼吸检测模块24，所述供电模块、控制模块和呼吸检测模块24设置在所述壳体21内，所述壳体21上设有进气口22和出气口23，所述进气口22位于所述壳体 21朝向气腔12的一侧，所述进气口22通过所述出气口23连通外界；所述供电模块用于为控制模块和呼吸检测模块24供能；所述呼吸检测模块24与控制模块电连接；所述呼吸检测模块24设置在进气口22和出气口23之间，用于检测进气口22和出气口23之间气流的变化。所述控制模块可对声部数据进行数据优化处理，其中涉及的算法属于常规技术的应用。
40.所述呼吸检测装置2还包括复位模块(图中未示出)，所述复位模块与所述控制模块电连接，所述复位模块用于对控制模块进行复位，以使控制模块停止向报警装置发送报警信号；报警模块报警响应后或被误触发后，通过复位模块对呼吸检测装置2进行复位，即可停止报警模块继续报警，降低人员的操作难度。
41.上述呼吸检测装置2结构简单，零部件数量少，从而能将结构设计得更加紧凑，使整体体积较小，进而便于安装至外壳11上，同时减少本实用新型的重量，减轻患者配戴本实用新型后的负重。
42.参见图7，所述呼吸检测模块24为微型柱极体麦克风，所述麦克风设有振动膜片；所述控制模块通过检测所述振动膜片在气流变化时发生振动而引起的电压的变化以获取气流流动产生的声波数值。
43.微型驻极体麦克风工作原理：“声—电”转换的关键元件是驻极体振动膜片，它以一片极薄的塑料膜片作为基片，在其中一面蒸发上一层纯金属薄膜，再经过高压电场“驻
极”处理后，在两面形成可长期保持的异性电荷，即“驻极体”(也称“永久电荷体”)；当声波引起驻极体薄膜振动而产生位移时，改变了电容两极板之间的距离，从而引起电容的容量发生变化，由于驻极体上的电荷数始终保持恒定，根据公式q＝cu，所以当c变化时必然引起电容器两端电压u的变化，从而输出电信号，实现“声—电”的变换；驻极体总的电荷量是不变的，当极板在声波压力下后退时，电容量减小，电容两极间的电压就会成反比的升高，反之电容量增加时电容两极间的电压就会成反比的降低。所述微型驻极体麦克风属于现有技术装置的应用，此处不对其进行详细描述。
44.二氧化碳浓度监测、流量传感监测、风速传感监测、压差传感监测的缺点：(1)监测二氧化碳浓度通常用于密闭气道中，对于开放气道，易受到外界二氧化碳浓度影响，导致检测结果不准确；(2)流量传感监测、风速传感监测所采用的装置的结构体积偏大，导致患者负重较大；(3)压差传感监测所采用的装置需要堵塞气管才能产生压差，且对呼吸产生的气体压力并不够敏感；由此可知，使用微型驻极体麦克风相比二氧化碳浓度监测、流量传感监测、风速传感监测、压差传感监测更具有优势。
45.微型柱极体麦克风体积小，而且对声波的识别率很高，能够有效监测患者在夜间睡眠中平缓气流产生的相对微弱的声波，同时，微型柱极体麦克风质量轻，便于携带，有利于减轻患者颈部承受的重量。微型驻极体麦克风属于高灵敏定向声波拾取模块，其采用高灵敏定向声波技术，其振动膜片和线圈共同作用下(声波压力收集和电流信号转化)，获取患者呼吸时将气体流动波形，可以精准获得不同的呼吸状态的信号，对应得出不同的呼吸状态，从而实现对患者的呼吸状况进行实时监控。
46.所述报警装置包括设置在呼吸检测装置2内的报警元件(图中未示出)，所述报警元件与控制模块、供电模块电连接。
47.所述报警元件为声光报警元件，其包括指示灯和蜂鸣器，所述指示灯为rgb多色指示灯；报警元件进行报警响应时，指示灯进行灯光提示，蜂鸣器进行声音提示。
48.当所述呼吸检测模块24检测到声波数值处于基准声波范围内时，所述指示灯的绿光灯亮起，并随声波数值变化而变化；当所述呼吸检测模块24检测到声波数值高于基准声波范围时，所述指示灯的黄光灯亮起；当所述呼吸检测模块24检测到声波数值低于基准声波范围时，所述指示灯的红光灯快速闪烁。
49.本实施例的基准声波范围是通过测定所述呼吸检测模块24在空气不流动情况下的声波数值、所述呼吸检测模块24在患者吸气导致空气流入情况下的声波数值和所述呼吸检测模块24在患者呼气导致空气流出情况下的声波数值而形成的数据范围。
50.上述设置方式能使报警装置进行灯光提示，便于看护人员发现患者呼吸异常，从而提高所述呼吸预警装置的报警效果。
51.上述设置方式能使报警装置进行声音提示，确保在患者身边没有看护人员时，能通过声音提示提醒位于远处的看护人员注意患者情况，即使排除险情。
52.参见图1至图2，所述报警装置还包括外置报警装置3，所述外置报警装置3可与报警模块同时响应；所述外置报警装置3为现有技术的装置的应用，此处不详细说明。
53.将所述报警装置设置成外置报警装置3，方便看护人员携带外置报警装置3，即可使看护人员在患者呼吸异常或受阻时，及时发现并排除险情。
54.参见图3，所述外壳11为中空结构，外壳11的一侧设有开孔16，所述开孔16、连接口
13和通气孔14之间相互连通，所述呼吸检测装置2设置在所述开孔16上。
55.具体的，所述开孔16设置在所述外壳11上部，从而确保呼吸预警装置1顺着气流上升方向检测气体。
56.通过设置开孔16，便于将呼吸检测装置2设置在所述外壳11上，降低本实用新型的组装难度。
57.参见图3和图5，所述开孔16上设有导流件4，所述导流件4用于将气腔12内气流导向至所述进气口22。
58.参见图3和图5，具体的，所述导流件4包括安装座41和导流通道43，所述安装座41 可拆卸设置在所述开孔16上，所述安装座41上部设有翻边44，所述翻边44抵靠在所述开孔16上，所述安装座41中部设有安装槽42，所述呼吸预警装置设置在所述安装槽42内，所述安装槽42对应所述进气口22的位置向连接口13方向延伸形成所述导流通道43。
59.当患者呼气时，气体从连接口13流入，部分气体通过导流件4引导到呼吸预警装置1，气体在呼吸预警装置1内腔旋转并且碰撞发出声音，从而有效增强呼吸检测模块24的灵敏度。
60.由于气管套管6直接连通外界，无法类似人类鼻腔一样对吸入的空气进行过滤、加温和加湿，导致进入气管套管6刺激性较大，且粉尘及细菌等异物易进入气管后会增加感染发生率。参见图3，本实用新型为了解决上述问题，所述通气孔14内设有空气处理模块45。
61.通过在所述通气孔14设置空气处理模块45，能对流入连接口13的气体进行空气处理，降低气体对患者的刺激性。
62.作为一种改进方案：所述空气处理模块设置在所述气腔内，本实施例的附图中虽未示出本改进方案的示意图，但本改进方法仍属于本实用新型的保护范围内。
63.具体的，所述空气处理模块45用于对进入气腔12内的空气进行过滤，以及对空气进行湿度和温度调节。
64.通过对空气进行过滤，能避免污染物和病菌随着气流进入患者体内，另外，湿化空气的主要目的是维持下呼吸道正常的生理条件，适当的加温湿化有助于确保黏液纤毛转运系统的正常功能；所述空气处理模块45的设置对空气起到保温、湿化作用，能模拟人体上呼吸道功能，模仿鼻腔加温加湿，阻隔粉尘、细菌以减少感染发生弥补部分生理功能
65.所述空气处理模块45包括过滤棉。
66.透气防菌过滤棉可模拟人体呼吸道的生理功能，对粉尘、细菌、微生物和其他颗粒进行滤过：较大微粒在通过滤过膜时,因为其直径过大,因此会被拦截；较小微粒在气流带动之下可具备一定的动能,在惯性影响下直线运动,撞击到滤过膜而被拦截；细菌、病毒等小微粒因无规律布朗运动可被滤过膜拦截一部分。
67.进一步的，所述过滤棉为氯化锂海绵。
68.氯化锂海绵具有结合化学水和储热作用，人体呼出气体经过透气防菌滤气棉时，热量和水分被保留下来温化、湿化呼入的气体，且呼出气中的水分及热可部分进行循环吸入，从而减少呼吸道失水及对吸入气体进行适当加温，实现以下技术效果：(1)这样进入肺部的气体温度和湿度接近呼出气体的水平，以此减少气道黏膜的代谢和损伤，减少痰液的生成和感染概率；(2)可在无需其他装置主动加湿加热的情况下，温热、湿化呼吸的气体，大大提高了研制的外部管件的便携性；(3)有效过滤空气，减少细菌的通过，减少感染发生率；
(4)疏水型氯化锂海绵对细菌滤过的效能较高，可使用至多5天更换一次，能为护理工作减负，减少患者经济负担；(5)疏水型氯化锂海绵有一定的防水性，丰富了患者使用外部管件(气管套管6)的场景，大大改善了患者的生活质量。
69.所述空气处理模块45还包括若干层网纱(图中未示出)，所述网纱由吸水材料制成。
70.由于所述网上具有微细孔，从而可将呼出气体中的热量和水气收集并保存下来，在吸气时气体经过空气处理模块45时，热量和水分被带入气腔12内，保证气腔12内获得有效适当的湿化，同时对细菌有一定的过滤作用。
71.所述过滤棉通过罩体5可拆卸设置在通气孔14上，所述罩体5上设有透气孔51，上述设置方式能便于在清理外部管件时对所述过滤棉进行快速更换。
72.参见图3，所述通气孔14内侧向外延伸形成一圈凸壁15，所述罩体5向所述通气孔14 的一侧设有与所述凸壁15适配的凹槽52；这种设置方式便于将所述罩体5拆卸下来，从而对所述过滤棉进行替换；本实施例中，所述空气处理模块45设置在所述凹槽52内。
73.作为一种改进方案：所述罩体向所述通气孔的一侧延伸形成一圈凸壁，所述通气孔内侧内侧设有与所述凸壁适配的凹槽，本实施例的附图中虽未示出本改进方案的示意图，但本改进方法仍属于本实用新型的保护范围内。
74.所述供电模块为蓄电池；所述供电模块上设置有ap1230稳压芯片(图中未示出)；其能提供稳定的3.3v电压给后续电路使用，稳压芯片输入输出两侧增加滤波电容加强电源的稳定性；所述供电模块上设置有供电端子，其用于连接外置电源。
75.与现有技术相比，本实用新型的呼吸预警装置1，能对患者的呼吸状况进行监测，在患者呼吸异常或受阻的情况下发出报警，及时提醒患者及家属排除险情；在紧急情况下帮助患者发出求救信号，让失声患者和无人看护的患者第一时间得到救助。
76.实施例二
77.参见图6至图7，本实用新型的另一目的在于提供一种应用上述呼吸预警装置1的呼吸辅助装置，包括气管套管6和呼吸预警装置1，所述呼吸预警装置1设置在气管套管6的外端上。
78.与现有技术相比，本实用新型的呼吸辅助装置，适用于呼吸困难的患者，其设置有呼吸预警装置1，能实时监测患者的呼吸情况，在患者出现呼吸困难时触发报警，以提醒看护人员及时处理，以避免出现险情。
79.实施例三
80.参见图8，本实用新型的另一目的在于提供上述呼吸辅助装置的使用方法，包括以下步骤：
81.(1)向呼吸预警装置录入呼吸基准范围数据；
82.(2)设置呼吸预警装置进入监测模式；
83.(3)呼吸预警装置检测相邻两次呼吸产生的声波之间的间隔时间：
84.若呼吸预警装置检测到患者相邻两次呼吸的间隔时间处于基准范围内时，呼吸预警装置判断患者呼吸正常，呼吸检测模块持续检测；
85.若呼吸预警装置检测到患者相邻两次呼吸的间隔时间高于基准范围时，则进入步骤(4)；
86.若呼吸预警装置检测到患者相邻两次呼吸的间隔时间低于基准范围时，则进入步骤(4)；
87.(4)呼吸预警装置进入复检模式，检测时间段t1 min内多次呼吸的间隔时间：
88.若呼吸预警装置检测到患者连续n次呼吸的间隔时间处于基准范围内，则返回步骤(3)；
89.若呼吸预警装置检测到患者连续n次呼吸的间隔时间高于基准范围，则呼吸预警装置判断患者呼吸过急，所述报警装置报警；
90.若呼吸预警装置检测到患者连续n次呼吸的间隔时间低于基准范围，则呼吸预警装置判断患者呼吸过缓，所述报警装置报警。
91.步骤(1)中向呼吸预警装置录入呼吸基准范围数据，包括以下步骤：
92.(1.1)将呼吸预警装置接入有气体输出的外部管件，开启并操作呼吸预警装置，以使其进入学习模式；
93.(1.2)呼吸检测模块检测时间段t2 min内气体流出(呼气)的次数，计算出平均每相邻两次呼吸之间的间隔时间，以此作为一个呼吸频率的基准点；
94.(1.3)呼吸预警装置学习完成；
95.(1.4)呼吸预警装置控制报警装置发出提示，呼吸预警装置进入正常工作状态。
96.(1.5)使用预先设定气体流动速度的有气体输出的外部管件测试呼吸预警装置，检查呼吸预警装置的测试结果，若测试结果准确，则判断呼吸预警装置可正常工作，若测试结果准确，则返回步骤(1.1)重新校准呼吸预警装置。
97.通过对呼吸预警装置录入呼吸基准范围数据，从而使呼吸预警装置能按照该基准范围进行患者的呼吸监测。
98.上述设置方式能提醒看护人员呼吸预警装置完成录入呼吸基准范围数据，可正常执行呼吸监测。
99.其中步骤(1.5)能确保呼吸预警装置处于正常工作状态后才配给患者使用。
100.步骤(1)中，还包括向呼吸预警装置录入基准声波范围数据，包括以下步骤：
101.测定所述呼吸预警装置在空气不流动情况下的声波数值、所述呼吸预警装置在患者吸气导致空气流入情况下的声波数值和所述呼吸预警装置在患者呼气导致空气流出情况下的声波数值而形成的数据范围。具体的，患者吸气导致空气流入情况下产生的最大声波数值为吸气阶段声波阈值；患者呼气导致空气流出情况下产生的最大声波数值为呼气阶段声波阈值。
102.本实施例中，有气体输出的外部管件为气管套管，通过将呼吸预警装置设置在患者所述配戴的气管套管上，直接检测患者的呼吸情况以形成呼吸基准范围数据和基准声波范围数据。已知正常人的均匀呼吸的频率为12～20次/分钟，也可根据此设定呼吸基准范围。
103.步骤(1.2)中，时间段t2∈(1,3600)。
104.已知检测时间越长，检测结果相对趋于准确和稳定，通过设置t2 min用于检测呼吸范围数据，能确保呼吸基准范围数据的精准度。
105.步骤(4)中，时间段t1∈(1,3600)，n∈(3,5)。
106.上述设置方式能避免患者因为特发情况的出现偶然的呼吸异常(患者实际上没有
险情出现)而引起呼吸预警装置响应，导致看护人员工作量增大。
107.所述监测方法还包括以下步骤：
108.(5)若步骤(4)中所述报警装置报警，则对所述呼吸预警装置进行复位，并返回步骤(3)。
109.通过对呼吸预警装置进行复位，能消除所述报警装置的报警响应，使呼吸预警装置重新进入监测模式。
110.本实施例提供了一种最优方案，在实际应用中，也存在以下简化方案：
111.在步骤(3)中，若呼吸预警装置检测到患者相邻两次呼吸的间隔时间高于或低于基准范围时，则呼吸预警装置判断患者呼吸异常，且所述报警装置报警。
112.与现有技术相比，本实用新型的呼吸辅助装置的使用方法，通过呼吸辅助装置对穿戴者的呼吸进行监测，并在穿戴者呼吸初次出现异常时进行复检，在判断患者呼吸出现问题后报警，一方面，能在患者呼吸出现异常时候，报警以使看护人员及时排除险情，另一方面，呼吸辅助装置会进行复检，避免患者只是偶然呼吸不畅而触发报警，从而降低出现误报的情况，简单便捷，稳定可靠。
113.根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。