一种与呼吸同步响应的智能雾化设备制造技术

本发明专利技术涉及一种与呼吸同步响应的智能雾化设备，主要由气源输出终端和雾化控制手柄两个独立模块组成。本发明专利技术提供连续射流雾化和呼吸同步响应雾化两种模式供选择，满足了临床使用的多样性。当采用呼吸同步响应雾化模式工作时，药液雾化输出与患者呼吸动作保持同步，避免雾化药液在患者呼气动作时被无效释放，使药液的雾化利用率提高了一倍，具有很高的临床应用价值。

An intelligent atomizing device with synchronous response to respiration

【技术实现步骤摘要】
一种与呼吸同步响应的智能雾化设备
本专利技术涉及一种与呼吸同步响应的智能雾化设备,是一种雾化吸入治疗过程中使用的医用设备，属于医疗器械范畴。
技术介绍
雾化治疗是呼吸系统疾病治疗中常用的治疗方法，适用于哮喘、支气管炎、慢性阻塞性疾病（COPD）、肺炎、咽炎等疾病的治疗。雾化治疗主要优点是：药物的有效成分直接作用于病变部位，起效快；同时减少了全身用药的副作用，患者依从性好。但现有雾化技术也存在很大的缺憾：在雾化过程中，药物在吸气时被患者吸入呼吸道内，但在患者呼气时药物被无效排出，药物的利用率只有50%左右，造成极大浪费。为此，本专利技术提出了一种与呼吸同步响应的智能雾化设备，有利于提高药物的利用度。
技术实现思路
一种与呼吸同步响应的智能雾化设备，主要由空气压缩泵、核心控制模块、呼吸传感器、继电器、人机交互界面、气体输出接口、雾化器接口、电源模块及主机保护外壳构成。雾化器是本专利技术配套使用的常规医用耗材，是本专利技术的可选组件。所述的雾化器由雾化杯、面罩或咬嘴组成，采用医用高分子材料制成，雾化器产品的雾化输出口形状不同，分为面罩式和咬嘴式两种。所述的空气压缩泵是压缩空气的生产输出装置，为射流雾化提供空气动力源。空气压缩泵工作原理和款型不限，但应优选体积小、噪音低、无内在污染源的产品。空气压缩泵产生的压缩空气通过输气管路输送到装有药液的雾化杯，雾化杯中的药液在气体射流作用下成为细小的雾粒雾化输出，供患者雾化吸入治疗。空气压缩泵通常采用小型无油、活塞式空压机，要求输出气体流量不低于10L/min、输出气体压力不低于50KPa，工作噪音不高于60db；正常工作状态下，空气压缩泵应能持续输出50kPa～200kPa的压缩空气。所述的核心控制模块是以单片机为核心的集成电路，核心控制模块与呼吸传感器、继电器、电源模块联通，主要用于呼吸传感器信号处理、空气压缩泵的工作状态控制等。所述的气体输出接口与雾化器接口采用输气管路连接。气体输出接口外部端设置在气源输出终端保护外壳的侧面，气体输出接口的内部端与空气压缩泵的输出管路连通。所述的电源模块主要由整流器、滤波器、PWM控制器、变压器、标准电压采样器及电源导线组成，电源模块采用传统电路焊接工艺生产。AC110V或AC220V网电进入电源模块后，其中一个电路经AC/DC转化、降压成直流电源（通常为DC3.0V~DC24V）输出，供核心控制模块及低功耗元器件使用，另外一个电路保持AC110V或AC220V供空气压缩泵使用。所述的主机保护外壳用于各组成部件的安装支承和防护，通常采用无毒高分子材料模具注塑成型。所述的呼吸传感器是指能够有效识别患者呼气和吸气动作交替变化的感应装置，呼吸传感器与核心控制模块联通工作。呼吸传感器的工作原理和技术实施方式不限，呼吸传感器包括温差式呼吸传感器、声学呼吸传感器、压差式呼吸传感器，其工作原理分别是：（1）温差式呼吸传感器：由于人体呼气或者吸气时，口鼻外周的温度存在显著差异，呼气时口鼻外周温度较高，吸气时口鼻外周温度较低。根据呼吸时口鼻外周的温差特征，温差式呼吸传感器具体实施方式是：采用响应时间较高的温度传感器，要求响应时间≤10ms、测量精度≤0.1℃；温度传感器与核心控制模块联通工作，温度传感器放置于患者的的口鼻外周，核心控制模块就能够有效监测到患者呼气或者吸气时的温度变化，根据温度的差异特征判断患者呼气和吸气的动作交替。（2）声学呼吸传感器：由于人体呼气或者吸气时，呼气和吸气的表现声学特征明显不同。因此，将声学传感器与核心控制模块联通工作，声学传感器贴附在颈部、鼻腔、胸腔等部位时，核心控制模块均能够有效获取呼气和吸气的不同声学特征，根据声学传感器获取的人体呼气和吸气的不同声学特征，经过信号放大处理，就能够判断患者呼气和吸气的动作交替。（3）压差式呼吸传感器：当人体呼气或者吸气时，胸腔或腹腔等部位会根据呼吸节奏有规律地膨胀或收缩。根据呼吸动作时胸腔或腹腔等形变的这一特征，将压力传感器或拉力传感器与核心控制模块联通工作，压力传感器或拉力传感器检测部置入束缚带内，束缚带固定在胸腔或腹腔等外周，核心控制模块动态监测胸腔或腹腔等外周的压力/张力变化，能有效判断患者呼气和吸气的动作交替。吸气时胸腔或腹腔等外周的压力/张力增大，而呼气时外周的压力/张力减少，以此判断患者呼气和吸气的动作交替。更为直接有效的实施方法是，根据患者呼气和吸气时的口鼻腔外周呈现的不同气压特征，呼气时口鼻腔外周呈正压状态，吸气时口鼻腔外周呈负压状态，因此将微压力传感器放置在患者口鼻腔外周的雾化器的罩杯（或咬嘴）内，动态监测口鼻腔外周的压力变化，就能够判断患者呼气和吸气的动作交替。核心控制模块监测到口鼻腔外周呈现负压状态时，判定患者处于吸气状态，监测到口鼻腔外周呈现正压状态时，判定患者处于呼气状态。为了避免微压力传感器在雾化过程中污染或损伤，在具体实施时，将呼吸传感器焊接集成在核心控制模块中，呼吸传感器的检测口采用延长软管延伸到主机保护外壳的外侧，并形成测压接口。雾化治疗时，通过60cm~100cm左右的软管将测压接口与雾化器的罩杯或咬嘴内部连通，核心控制模块同样能够有效监测患者呼气和吸气时雾化器的罩杯或咬嘴内的压力变化，核心控制模块以此判断患者呼气和吸气的动作交替。所述的继电器用于空气压缩泵的工作状态控制，继电器采用直流控交流继电器。继电器的控制端接口与核心控制模块连通，控制电压为DC3.0V~DC24V；继电器的负载端接口与空气压缩泵连通，负载电压AC110~AC220V。核心控制模块通过控制继电器的导通或断开控制空气压缩泵的工作状态，继电器断开电路时，空气压缩泵暂停工作，继电器恢复导通时，空气压缩泵随即恢复工作。所述的人机交互界面用于功能控制及状态提示，主要由功能键和显示屏组成。人机交互界面的功能键包括雾化模式选择键、开始/停止键、开关机键，功能键采用通用的触点开关制备。显示屏提示读出雾化模式、工作状态、呼吸频率、雾化时长等信息，显示屏采用常规0.9~1.4英寸液晶产品。所述的雾化器接口用于雾化器的连接固定。雾化器接口尺寸应与雾化杯底部的进气接口吻合，雾化杯底部的进气接口插入雾化器接口后应牢固、无气体泄漏。本专利技术提供连续射流雾化和呼吸同步响应雾化两种工作模式，使用者在人机交互界面自主选择。当采用呼吸同步响应雾化模式工作时，呼吸传感器主动识别患者呼气或吸气交替时的特征变化，包括口鼻外周温度、口鼻外周气压、胸腹腔的张力以及呼气吸气的声学特征变化，核心控制模块根据这些特征判断患者呼气或吸气动作交替，控制压缩空气的输出状态，从而实现雾化输出与呼吸同步。核心控制模块控制压缩空气输出的技术方案有以下两种：技术方案①是空气压缩泵启动工作后，核心控制模块根据患者呼气或吸气动作交替，命令气路控制模块开放或关闭输气管路，控制压缩空气进入雾化杯的状态；当患者吸气动作时，气路控制模块开放输气管路，压缩空气进入雾化杯中，药液在压缩空气射流作用下被雾化输出，喷射进入患者吸入呼吸道；当患者呼气动作时，气路控制模块关闭输气管路，阻断本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种与呼吸同步响应的智能雾化设备，主要由空气压缩泵、核心控制模块、呼吸传感器、继电器、人机交互界面、气体输出接口、雾化器接口、电源模块及主机保护外壳构成，其中，所述的空气压缩泵是压缩空气的生产输出装置，所述的核心控制模块是以单片机为核心的集成电路，所述的气体输出接口与雾化器接口采用输气管路连接；所述的呼吸传感器是指能够有效识别患者呼气和吸气动作交替的感应装置，呼吸传感器与核心控制模块联通工作；所述的继电器用于空气压缩泵的工作状态控制，继电器的控制端接口与核心控制模块连通，继电器的负载端接口与空气压缩泵连通；所述的雾化器接口用于雾化器的连接固定；其特征在于：提供连续射流雾化和呼吸同步响应雾化两种工作模式，使用者在人机交互界面自主选择；当采用呼吸同步响应雾化模式工作时，呼吸传感器主动识别患者呼气或吸气交替时的特征变化，包括口鼻外周温度、口鼻外周气压、胸腹腔的张力以及呼气吸气的声学特征变化，核心控制模块根据这些特征判断患者呼气或吸气动作交替，控制压缩空气的输出状态；核心控制模块控制压缩空气输出状态的技术方案有以下两种：技术方案①是空气压缩泵启动工作后，核心控制模块根据患者呼气或吸气动作交替，命令气路控制模块开放或关闭输气管路，控制压缩空气进入雾化杯的状态；当患者吸气动作时，气路控制模块开放输气管路，压缩空气进入雾化杯中，药液在压缩空气射流作用下被雾化输出，喷射进入患者吸入呼吸道；当患者呼气动作时，气路控制模块关闭输气管路，阻断压缩空气进入雾化杯中，药液中止雾化输出；技术方案②是核心控制模块根据患者呼气或吸气动作交替，控制继电器动作，进而控制空气压缩泵的工作状态；当患者吸气动作时，核心控制模块命令继电器进入电路导通状态，空气压缩泵随即启动工作，压缩空气正常输出并进入雾化杯中，药液在压缩空气射流作用下被雾化输出；当患者呼气动作时，核心控制模块命令继电器断开电路，空气压缩泵随即停止工作，压缩空气输出中断，雾化杯中的药液中止雾化输出。/n...

【技术特征摘要】
1.一种与呼吸同步响应的智能雾化设备，主要由空气压缩泵、核心控制模块、呼吸传感器、继电器、人机交互界面、气体输出接口、雾化器接口、电源模块及主机保护外壳构成，其中，所述的空气压缩泵是压缩空气的生产输出装置，所述的核心控制模块是以单片机为核心的集成电路，所述的气体输出接口与雾化器接口采用输气管路连接；所述的呼吸传感器是指能够有效识别患者呼气和吸气动作交替的感应装置，呼吸传感器与核心控制模块联通工作；所述的继电器用于空气压缩泵的工作状态控制，继电器的控制端接口与核心控制模块连通，继电器的负载端接口与空气压缩泵连通；所述的雾化器接口用于雾化器的连接固定；其特征在于：提供连续射流雾化和呼吸同步响应雾化两种工作模式，使用者在人机交互界面自主选择；当采用呼吸同步响应雾化模式工作时，呼吸传感器主动识别患者呼气或吸气交替时的特征变化，包括口鼻外周温度、口鼻外周气压、胸腹腔的张力以及呼气吸气的声学特征变化，核心控制模块根据这些特征判断患者呼气或吸气动作交替，控制压缩空气的输出状态；核心控制模块控制压缩空气输出状态的技术方案有以下两种：技术方案①是空气压缩泵启动工作后，核心控制模块根据患者呼气或吸气动作交替，命令气路控制模块开放或关闭输气管路，控制压缩空气进入雾化杯的状态；当患者吸气动作时，气路控制模块开放输气管路，压缩空气进入雾化杯中，药液在压缩空气射流作用下被雾化输出，喷射进入患者吸入呼吸道；当患者呼气动作时，气路控制模块关闭输气管路，阻断压缩空气进入雾化杯中，药液中止雾化输出；技术方案②是核心控制模块根据患者呼气或吸气动作交替，控制继电器动作，进而控制空气压缩泵的工作状态；当患者吸气动作时，核心控制模块命令继电器进入电路导通状态，空气压缩泵随即启动工作，压缩空气正常输出并进入雾化杯中，药液在压缩空气射流作用下被雾化输出；当患...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮雪红，陈旭良，张丹，
申请(专利权)人：西安汇智医疗集团有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61