专利名称：带有用于去除支气管肺分泌物的冲击辅助的吹气－呼气系统的制作方法
技术领域：
本申请涉及一种改进的带有冲击辅助的吹气-呼气系统，该系统用于至少在吹气和呼气之一时排出支气管肺分泌物。
背景技术：
使用具有负压的机械吹气和呼气法(MI-E)是用于帮助患有无效咳嗽的病人从呼吸道排出分泌物的公知方法。可以从该技术获利的病人包括脊髓灰质炎后期，肌肉萎缩，脊柱肌肉萎缩(SMA)，心脏手术后，肌萎缩性脊髓侧索硬化(ALS)，机械通气(mechanically ventilated)的病人或任何肌肉强度不足以产生使分泌物移动到气管支气管树上的高呼气气流的人。该技术包括通过用于气管套管的面罩、接口(mouthpiece)或接合器使用吹气机和阀门，交替地首先应用正压以使肺膨胀，然后迅速变换成负压以产生高呼出气流。MI-E的一个缺点是对于分泌物异常浓或粘着力强的病人效果有限。MI-E能够在这种病人中产生高呼出气流，但是分泌物趋向于继续附着到肺内的气道并且不能被驱走或松脱。
使用冲击使病人气道中的分泌物松脱也是公知技术。最广泛使用的技术被称为“胸部理疗”，其中护士或理疗医师使用握成杯状的手有节奏地敲击胸壁，在肺组织内产生振动。也存在实现上述冲击的设备，上述冲击是通过机械“敲击物”或正压服在体外实现和通过面罩或接口将短脉冲正压用于气道在体内实现的。另外，诸如“Flutter”(Axcan Scandipharm)和“Acapella”(DHDHealthcare)的一些设备使用病人自身的呼气气流在气道内产生振动。
这些不同冲击技术的缺点在于它们能有效使病人气道中的分泌物松脱，但是和MI-E一样不能有效排出分泌物。实际上，对于最大咳嗽呼出气流不充足的病人，单独使用冲击可以使病人不能排出的粘液栓(mucus plug)松脱，导致气道堵塞。而且，患有神经肌肉疾病或一般肌肉无力的病人不能产生充足的气流来使用“Flutter”或“Acapella”设备。
美国专利No.2,918,917的一个方法将振动施加到正压(吸入)或负压(呼出)，但是不能对两者同时施加。这在一些应用中不令人满意。这种方法也使用隔膜泵使提供到病人的气流波动。这种泵体积大，不方便携带并且除用于驱动主压力源的能量外还需要大量能量。而且，在施加压力振动时这种方法必须依靠由主压力源自身提供的压力工作。
发明内容
因此本发明的目的在于提供一种改进的吹气-呼气系统。
本发明的另一目的是提供这样一种改进的吹气-呼气系统，其提供用于排出支气管肺的分泌物的冲击辅助。
本发明的另一目的在于提供这样一种改进的吹气-呼气系统，其在正压波动和负压波动的每个或全部期间提供冲击脉动辅助。
本发明的另一目的在于提供这样一种改进的吹气-呼气系统，其在病人的吹气和呼气(分别是正压波动和负压波动)的同时提供冲击脉动辅助。
本发明的另一目的在于提供这样一种改进的吹气-呼气系统，其体积更小，更便于携带并且更节能。
本发明由带有用于排出支气管肺的分泌物的冲击辅助的吹气-呼气系统实现，该系统通过以下手段实现以对应病人的吹气和呼气的第一速率交替正压和负压波动，并且在正压和负压波动期间以第二更高速率改变压力，以在正压波动期间周期性减小正压和在负压波动期间周期性减小负压，从而在吹气和呼气的至少一个时提供冲击脉动以从病人气道清除支气管肺分泌物。
本发明的特征在于带有用于排出支气管肺分泌物的冲击辅助的改进的吹气-呼气系统。该系统具有连接病人气道的导管和以对应病人吹气和呼气的第一速率给所述导管提供交替的正压和负压波动的压力源。控制机构在正压和负压波动期间以第二更高速率改变压力，以在正压波动期间周期性减小正压和在负压波动期间周期性减小负压，从而在吹气和呼气的至少一个时提供冲击脉动以从病人气道清除支气管肺分泌物。
在优选实施例中，控制机构可以包括阀设备。阀设备可以排出由气压源提供的正压和负压以产生正压和负压脉动。可以存在用于在脉动时设定压力减小等级的气流控制设备。气流控制设备可以包括限制器机构。可以存在用于控制第二速率的频率的驱动设备。驱动设备可以包括电机和电机驱动电路。阀可以具有用于产生压力脉动的打开位置和关闭位置。阀可以包括用于减小在导管内由气压源产生的压力波动的总压力的部分关闭位置和用于产生冲击脉动的打开位置。可以存在用于控制阀的频率和冲程中的至少一个的驱动电路。
本领域普通技术人员可以从下面的优选实施例的描述和附图理解其它目的、特征和优点，其中图1是根据本发明的吹气-呼气系统的结构示意图。
图2和3是显示系统与病人气道的可替换连接的示意图。
图4是图1的冲击控制机构的放大详细视图。
图5是显示其上具有叠加的调节冲击脉动的正压和负压波动的波形图。
图6是图1的正/负压源的更具体示意图。
图7是图1的可替换的冲击控制机构的示意图。
图8是可与图1一起使用的另一可替换冲击控制机构的示意图。
具体实施例方式
除了下面公开的一个或多个优选实施例以外，本发明也可以采用其它实施例并且可以各种方式实现或实行。因而，应当理解本发明的应用不限于在下面说明书中阐释或在附图中示出的具体结构和部件的布置。
图1显示了改进的吹气-呼气系统10，该系统带有根据本发明用于排出支气管肺分泌物的冲击辅助，其包括用于通过覆盖病人16口鼻的面罩18将空气供给病人和从病人吸取空气的正/负压力源12和导管14。可替换地，导管14可以与图2的气管造口术管20或图3的支气管内管22接合。在导管内的某处典型地包括细菌过滤器24。冲击控制机构包括导管28和由驱动设备32操作的阀设备30，该驱动设备32可以包括电机34和电机驱动电路36。图4的阀设备26的阀30包括图4的含有与导管28接合的接口42的外部静止部分40和由电机34的轴46驱动的转子44。转子44包括直角通道48，该直角通道包括在每次旋转时就对准接口42的径向部分50和在其端部54通向大气的轴向部分52。从而当轴46依靠电机34旋转时，除了在其对准导管28的位置，转子44旋转并通过完整的转动使通道50脱离接口42。
如图1所示，在操作中，其放出了由压力源12在导管14内提供的正负压。电机34的更快旋转产生更多倍压力，并且导管14将被排气。从图5中可以更容易看到效果，该图所示的主压力循环由正压波动62和其后的负压波动64组成，即分别为操作的吹气-呼气或吸气-呼气时期。在每个正波动62和负波动64期间，依靠阀30和电机34通气提供强烈冲击脉动66，该脉动在正压波动62期间瞬间减小正压，并且在负压脉动64期间产生类似的减小负压的冲击脉动68。伴随冲击脉动66和68的主正压波动62和主负压波动64的连续吹气-呼气循环的结合为同时使分泌物从病人气道松脱和排出提供了非常有效、安全和舒适的手段。本发明还应用施加到吹气和呼气的至少一个的冲击压。
图6的正/负压力源12可以包括常规的吹气机70，其具有用于吹气72的正压或吸气输出和用于呼气的负压74或呼气输出。三位置滑动阀76包括负压接口78、正压接口80和通常连接到大气压的停顿接口82。由电机86以常规方式驱动的偏心机构84将摆动件88从正压接口80移动到负压接口78，再移动到停顿接口82，然后返回正压接口80等等。虽然冲击脉动的频率由电机34的速度决定，但是那些脉动的幅度可以使用气流控制设备90控制，该气流控制设备可以包括节流阀92和一些调节部件，例如控制在阀30的每次循环将被通气的气流量的翼形螺钉94。限制功能也可以通过图7的气流控制设备90a实现，该气流控制设备90a利用能够沿阀30a的纵轴依靠翼形螺钉94a往复运动的盖板92a。
在另一实施例中，图8的提升阀100可以由线性致动器102在关闭位置104和打开位置106之间移动以提供冲击脉动。可替换地，提升阀100可以起到冲击脉动发生器和由压力源12和导管14提供的总压力的控制器的作用。由于容量提升阀100在打开位置106和部分关闭位置108之间移动，从而当阀处于部分关闭位置108时一部分压力总是被释放并且在打开位置106更多压力被释放以产生冲击脉动。频率和冲程控制电路110用于控制提升阀100的振动频率和其冲程距离。
虽然在一些附图中只示出本发明的特定部件而另外的则没有示出，但这仅仅为了便于显示，这是因为每个部件可以根据本发明与其它部件的任何一个或全部结合。在此使用的术语“包括”、“包含”、“具有”和“带有”将被广义和广泛解释，并且不限定为任何物理互连。而且，在主要应用中公开的任何实施例将不作为仅仅可能性实施例。
其它实施例可以被本领域普通技术人员使用并落入下面权利要求书范围内
权利要求
1.一种带有用于排出支气管肺分泌物的冲击辅助的改进的吹气-呼气系统包括连接病人气道的导管，以对应病人吹气和呼气的第一速度给所述导管提供交替的正压和负压波动的压力源；以及控制机构，其用于在正压和负压波动期间以第二更高速率改变压力，以在正压波动期间周期性减小正压和在负压波动期间周期性减小负压，从而在吹气和呼气的至少一个的过程中提供冲击脉动以从病人气道清除支气管肺分泌物。
2.根据权利要求1所述的改进的吹气-呼气系统，其中所述控制机构包括阀设备。
3.根据权利要求2所述的改进的吹气-呼气系统，其中所述阀设备排出由所述压力源提供的正压和负压以产生正压和负压脉动。
4.根据权利要求1所述的改进的吹气-呼气系统，还包括在所述脉动期间用于设定压力减小等级的气流控制设备。
5.根据权利要求4所述的改进的吹气-呼气系统，其中所述气流控制设备包括限制机构。
6.根据权利要求1所述的改进的吹气-呼气系统，还包括用于控制所述第二速度的频率的驱动设备。
7.根据权利要求6所述的改进的吹气-呼气系统，其中所述驱动设备包括电机和电机驱动电路。
8.根据权利要求2所述的改进的吹气-呼气系统，其中所述阀具有用于产生所述压力脉动的打开位置和关闭位置。
9.根据权利要求2所述的改进的吹气-呼气系统，其中所述阀具有用于减小在所述导管中由所述压力源产生的压力波动的总压力的部分关闭位置和产生所述压力脉动的打开位置。
10.根据权利要求9所述的改进的吹气-呼气系统，还包括用于控制所述阀的频率和冲程中的至少一个的驱动电路。
全文摘要
一种带有用于排出支气管肺分泌物的冲击辅助的改进的吹气－呼气系统，其包括连接病人气道的导管；以对应病人吹气－呼气的第一速率给所述导管提供交替的正压和负压波动的压力源；以及控制机构，其用于在正压和负压波动期间以第二更高速率改变压力，以在正压波动期间周期性减小正压和在负压波动期间周期性减小负压，从而在吹气和呼气的至少一个时提供冲击脉动以从病人气道清除支气管肺分泌物。
文档编号A62B7/10GK1849150SQ200480025704
公开日2006年10月18日 申请日期2004年9月2日 优先权日2003年9月8日
发明者G·P·埃默森 申请人:J.H.埃默森公司