一种呼吸机、呼吸气体浓度检测装置及方法

1.本发明属于医疗设备领域，涉及一种呼吸机、呼吸气体浓度检测装置及方法。


背景技术：

2.呼气末二氧化碳检测在当前的呼吸机或者麻醉呼吸机应用广泛，可以辅助医生对设备向患者供气情况进行判断，或者辅助医生对患者的肺部血流及通气状况进行判断。
3.当前技术中，呼气末二氧化碳检测是获取呼气回路内气体样，通过二氧化碳传感器检测气体样中二氧化碳的浓度。
4.在应用过程中，呼气末二氧化碳无需长时间持续监测，而具有呼气末二氧化碳检测功能的呼吸机成本较高。


技术实现要素：

5.为克服上述相关技术中的缺陷，一方面，本发明提供一种呼吸气体浓度检测装置。所述的呼吸气体浓度检测装置包括：空氧混合器、吸气回路、呼气回路和氧气检测单元。其中，吸气回路一端与所述空氧混合器的出口端连通，另一端与氧气插管连通。呼气回路一端与外界连通，另一端与所述氧气插管连通。氧气检测单元分别与所述吸气回路和所述呼气回路连通，所述氧气检测单元被配置为：根据检测要求连通所述吸气回路或所述呼气回路，并检测与其连通的所述所述吸气回路或所述呼气回路的氧气含量。
6.优选地，所述氧气检测单元包括：第一进气管、第二进气管和氧气传感器。其中，第一进气管一端与所述吸气回路连通。第二进气管一端与所述呼气回路连通。所述氧气传感器的进气端与所述第一进气管的另一端和所述第二进气管的另一端连通，所述氧气传感器的另一端与所述外界连通。
7.优选地，所述氧气检测单元还包括第一电磁阀，所述第一电磁阀设置于所述第一进气管、所述第二进气管和所述氧气传感器之间，所述第一电磁阀被配置为：接收上级控制器的信号，并根据所述信号控制所述第一进气管与所述氧气传感器之间的管路导通或截止，以及控制所述第二进气管与所述氧气传感器之间的管路导通或截止。
8.优选地，所述氧气检测单元还包括：第二电磁阀和第三电磁阀。其中，所述第二电磁阀设置于所述第一进气管上，所述第二电磁阀被配置为：接收上级控制器的信号，并根据所述上级控制器的信号控制所述第一进气管的导通或截止。所述第三电磁阀设置于所述第二进气管上，所述第三电磁阀被配置为：接收上级控制器的信号，并根据所述上级控制器的信号控制所述第二进气管的导通或截止。
9.优选地，所述氧气检测单元还包括流量传感器，所述流量传感器设置于所述氧气传感器的进气端上。
10.另一方面，本发明提供一种呼吸机，所述的呼吸机包括：上述任一项实施例所述的呼吸气体浓度检测装置、控制器和交互单元，其中，控制器与所述呼吸气体浓度检测装置电气连接。交互单元与所述控制器电气连接。
11.又一方面，本发明提供一种呼吸气体浓度检测方法，适用于上述实施例所述的呼吸机，所述呼吸机包括吸气回路和呼气回路。
12.所述呼吸气体浓度检测方法方法包括：所述呼吸机启动时，持续检测所述吸气回路内的氧气浓度，直至所述吸气回路内的氧气浓度稳定。当需要获取呼气末二氧化碳数据时，停止检测所述吸气回路内的氧气浓度，并检测所述呼气回路内的氧气浓度，并根据所述呼气回路内的氧气浓度获取所述呼气回路内的二氧化碳浓度。获取所述呼气末二氧化碳数据后，持续检测所述吸气回路内的氧气浓度。
13.优选地，当所述吸气回路内的氧气浓度变化时或者需要所述吸气回路内的氧气浓度数据时，停止检测所述呼气回路内的氧气浓度，并检测所述吸气回路内的氧气浓度。
14.本发明的有益效果在于：本发明无需二氧化碳检测单元，获取呼气回路内的二氧化碳浓度。具有设备成本低，使用便捷的优点。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
16.图1为本发明的一种实施例的结构图；图2为本发明的另一种实施例的结构图；图3为本发明的又一种实施例的结构图；图4为本发明的再一种实施例的结构图；图5为本发明中单位时间内呼吸机输向患者的气体向患者向呼吸机排出的气体转变的示意图。
实施方式
17.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。
18.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
19.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
20.本发明的一些实施例提供一种呼吸气体浓度检测装置。如图1和图2所示，所述的呼吸气体浓度检测装置包括：空氧混合器1、吸气回路2、呼气回路3和氧气检测单元4。其中，吸气回路2一端与所述空氧混合器1的出口端连通，另一端与氧气插管5连通。呼气回路3一端与外界连通，另一端与所述氧气插管5连通。氧气检测单元4分别与所述吸气回路2和所述呼气回路3连通，所述氧气检测单元4被配置为：根据检测要求连通所述吸气回路2或所述呼气回路3，并检测与其连通的所述所述吸气回路2或所述呼气回路3的氧气含量。
21.优选地，所述氧气检测单元4包括：第一进气管41、第二进气管42和氧气传感器43。其中，第一进气管41一端与所述吸气回路2连通。第二进气管42一端与所述呼气回路3连通。所述氧气传感器43的进气端与所述第一进气管41的另一端和所述第二进气管42的另一端连通，所述氧气传感器43的另一端与所述外界连通。
22.优选地，如图3所示，所述氧气检测单元4还包括第一电磁阀44，所述第一电磁阀44设置于所述第一进气管41、所述第二进气管42和所述氧气传感器43之间，所述第一电磁阀44被配置为：接收上级控制器的信号，并根据所述信号控制所述第一进气管41与所述氧气传感器43之间的管路导通或截止，以及控制所述第二进气管42与所述氧气传感器43之间的管路导通或截止。
23.在一些示例中，吸气回路2从空氧混合器1至氧气插管5之间还可以设置吸气减压阀21、吸气流量阀22、吸气气体压力传感器23，吸气减压阀21和吸气流量阀22之间的吸气回路2可以与氧气检测单元4连通。呼气回路3从氧气插管5至外界之间还可以设置除水器31、呼气压力传感器32、呼气流量阀33以及止回阀34，呼气压力传感器32和呼气流量阀33之间的呼气回路3可以与氧气检测单元4连通。也就是说，吸气减压阀21和吸气流量阀22之间的吸气回路2与第一进气管41一端连通，呼气压力传感器32和呼气流量阀33之间的呼气回路3与第二进气管42一端连通。
24.第一电磁阀44可以是二位三通电磁阀，第一进气管41的另一端与第一电磁阀44的第一进气口连通，第二进气管42的另一端与第一电磁阀44的第二进气口连通，氧气传感器43的进气端与第一电磁阀44的出气口连通。
25.氧气传感器43可以为氧电池氧传感器。
26.当前技术中，呼吸机需要对输送至患者的氧气浓度进行实时监测，因此，呼吸机需要在吸气回路2上安装氧气传感器43，以对呼吸机的氧气浓度进行监测。
27.本技术中，呼吸机可以通过插管辅助患者呼吸，且患者呼气和吸气的气体流量基本一致，即可以认为呼吸机输向患者的气体流量和患者向呼吸机排出的气体流量基本一致。其中，呼吸机输向患者的气体包括氧气和空气（包括氧气和二氧化碳）的混合气体。患者向呼吸机排出的气体包括氧气和二氧化碳，患者呼出的二氧化碳包括原空气中的二氧化碳和患者肺部交换的产生的二氧化碳，患者呼出的氧气是未及时进行肺部交换而排出。可以理解的是，在患者呼气和吸气的气体流量基本一致的前提下，呼吸机输向患者混合气体中除氧和二氧化碳的其它气体成分（除水蒸气）的含量，与患者向呼吸机排出的气体中除氧和二氧化碳的其它气体成分（除水蒸气）的含量一致。
28.因此，可以通过获取呼吸机输向患者的气体的氧浓度以及获取患者向呼吸机排出的气体中氧浓度，计算患者向呼吸机排出的气体中二氧化碳的浓度。具体地，患者向呼吸机排出的气体中二氧化碳的浓度可以是：单位时间内患者向呼吸机排出的气体中二氧化碳的
体积与上述单位时间内呼吸机输向患者的气体体积的比例。其中，单位时间内患者向呼吸机排出的气体中二氧化碳的体积是上述单位时间内呼吸机输向患者的气体中氧气和二氧化碳的体积之和，与上述单位时间内患者向呼吸机排出的气体中氧气体积之差。
29.例如，如图5所示，单位时间内呼吸机输向患者的气体包括氧气、二氧化碳和其它气体，其中，单位时间内呼吸机输向患者的气体中的氧气体积a、单位时间内呼吸机输向患者的气体中的二氧化碳体积b以及单位时间内呼吸机输向患者的气体中的其它气体的体积c。
30.单位时间内患者向呼吸机排出的气体包括氧气、二氧化碳和其它气体，其中，单位时间内患者向呼吸机排出的气体中的氧气体积a’、单位时间内患者向呼吸机排出的气体中的二氧化碳体积b’以及单位时间内患者向呼吸机排出的气体中的其它气体的体积c’。
31.单位时间内呼吸机输向患者的气体中的其它气体的体积c和单位时间内患者向呼吸机排出的气体中的其它气体的体积c’相同。
32.即患者向呼吸机排出的气体中二氧化碳的浓度k满足下述公式：k=（a+b-a’）/（a+b+c）本技术可以采用呼吸机现有的氧气传感器43来获取呼气回路3内的二氧化碳的浓度。能够满足当前医疗过程中的基本需求，具有使用方法简单、设备成本较低以及便于对进行升级改进的优点。
33.在另一些实施例中，如图4所示，所述氧气检测单元4还包括：第二电磁阀45和第三电磁阀46。其中，所述第二电磁阀45设置于所述第一进气管41上，所述第二电磁阀45被配置为：接收上级控制器的信号，并根据所述上级控制器的信号控制所述第一进气管41的导通或截止。所述第三电磁阀46设置于所述第二进气管42上，所述第三电磁阀46被配置为：接收上级控制器的信号，并根据所述上级控制器的信号控制所述第二进气管42的导通或截止。
34.第二电磁阀45和第三电磁阀46均为直通式电磁阀，可以理解的是，第二电磁阀45和第三电磁阀46不能同时打开，即第二电磁阀45和第三电磁阀46可以交替打开，或者第二电磁阀45和第三电磁阀46同时截止。
35.在一些实施例中，所述氧气检测单元4还包括流量传感器，所述流量传感器设置于所述氧气传感器43的进气端上。
36.示例性地，流量传感器可以用于检测进入氧气检测单元4内的气体流量，对于吸气回路2而言，氧气检测单元4获取吸气回路2内的部分气体进行氧气浓度检测，可以通过增大吸气回路2流量的方式对因氧气检测单元4检测氧气浓度而损失的气体进行补偿，确保吸气回路2对患者供气正常。
37.另一方面，本发明的一些实施例提供一种呼吸机，所述的呼吸机包括：上述任一项实施例所述的呼吸气体浓度检测装置、控制器和交互单元，其中，控制器与所述呼吸气体浓度检测装置电气连接。交互单元与所述控制器电气连接。
38.交互单元可以为显示模块和液晶显示模块，或者交互单元可以是触控屏，医生可以通过交互单元向控制器输入要求获取呼气末二氧化碳数据，控制器可以根据指令将氧气检测单元与呼气回路导通，并将获取的呼气末二氧化碳数据通过交互单元展示至医生眼前。或者，医生可以通过交互单元向控制器输入要求获取吸气回路中氧气浓度，控制器可以根据指令将氧气检测单元与吸气回路导通，并将获取的吸气回路中氧气浓度数据通过交互
单元展示至医生眼前。
39.又一方面，本发明的一些实施例提供一种呼吸气体浓度检测方法，适用于上述实施例所述的呼吸机，所述呼吸机包括吸气回路和呼气回路。
40.所述呼吸气体浓度检测方法方法包括：s1、所述呼吸机启动时，持续检测所述吸气回路内的氧气浓度，直至所述吸气回路内的氧气浓度稳定。
41.s2、当需要获取呼气末二氧化碳数据时，停止检测所述吸气回路内的氧气浓度，并检测所述呼气回路内的氧气浓度，并根据所述呼气回路内的氧气浓度获取所述呼气回路内的二氧化碳浓度。
42.s3、获取所述呼气末二氧化碳数据后，持续检测所述吸气回路内的氧气浓度。
43.优选地，当所述吸气回路内的氧气浓度变化时或者需要所述吸气回路内的氧气浓度数据时，停止检测所述呼气回路内的氧气浓度，并检测所述吸气回路内的氧气浓度。
44.在一些示例中，呼吸机启动时，医生可以根据需求设置吸气回路内的氧气浓度，此时需要吸气回路与氧气检测单元连通，氧气检测单元需要持续检测氧气浓度。当获取的氧气浓度数据稳定时，医生可以要求获取呼气末二氧化碳数据，以判断氧气插管的位置是否合理、呼吸机向患者通气情况。
45.需要说明的是，为确保呼吸机向患者提供的气体的氧气浓度稳定，因此完成呼气末二氧化碳数据获取后，呼吸机应自动将吸气回路与氧气检测单元连通，以获取吸气回路中氧气浓度。
46.在另一些示例中，本技术所述的呼吸机可以对昏迷患者提供呼吸支持，医生可以通过设置定时获取呼气末二氧化碳数据，即呼气回路与氧气检测单元定时连通并循环，实现对病患状态的监测以及对呼吸机的正常工作进行监测。
47.可以理解的是，在本技术中氧气传感器的主要作用在于监测吸气回路中氧气浓度，因此医生向交互模块输入获取患者的呼气末二氧化碳数据的要求时，呼吸机应根据当前状态判断氧气传感器的对检测吸气回路中氧气浓度和检测呼气回路中氧气浓度的优先等级，当呼吸机判断检测吸气回路中氧气浓度优先等级较高时，可以拒绝执行医生的获取患者的呼气末二氧化碳数据的要求指令。具体优先等级判断需要医生根据临床经验进行设置。
48.在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
49.以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种呼吸气体浓度检测装置，其特征在于，包括：空氧混合器；吸气回路，一端与所述空氧混合器的出口端连通，另一端与氧气插管连通；呼气回路，一端与外界连通，另一端与所述氧气插管连通；氧气检测单元，分别与所述吸气回路和所述呼气回路连通，所述氧气检测单元被配置为：根据检测要求连通所述吸气回路或所述呼气回路，并检测与其连通的所述所述吸气回路或所述呼气回路的氧气含量。2.根据权利要求1所述的呼吸气体浓度检测装置，其特征在于，所述氧气检测单元包括：第一进气管，一端与所述吸气回路连通；第二进气管，一端与所述呼气回路连通；氧气传感器，所述氧气传感器的进气端与所述第一进气管的另一端和所述第二进气管的另一端连通，所述氧气传感器的另一端与所述外界连通。3.根据权利要求1所述的呼吸气体浓度检测装置，其特征在于，所述氧气检测单元还包括第一电磁阀，所述第一电磁阀设置于所述第一进气管、所述第二进气管和所述氧气传感器之间，所述第一电磁阀被配置为：接收上级控制器的信号，并根据所述信号控制所述第一进气管与所述氧气传感器之间的管路导通或截止，以及控制所述第二进气管与所述氧气传感器之间的管路导通或截止；或者，所述氧气检测单元还包括：第二电磁阀，所述第二电磁阀设置于所述第一进气管上，所述第二电磁阀被配置为：接收上级控制器的信号，并根据所述上级控制器的信号控制所述第一进气管的导通或截止；第三电磁阀，所述第三电磁阀设置于所述第二进气管上，所述第三电磁阀被配置为：接收上级控制器的信号，并根据所述上级控制器的信号控制所述第二进气管的导通或截止。4.根据权利要求1所述的呼吸气体浓度检测装置，其特征在于，所述氧气检测单元还包括流量传感器，所述流量传感器设置于所述氧气传感器的进气端上。5.一种呼吸机，其特征在于，包括：上述权利要求1~4任一项所述的呼吸气体浓度检测装置；控制器，与所述呼吸气体浓度检测装置电气连接；交互单元，与所述控制器电气连接。6.一种呼吸气体浓度检测方法，适用于上述权利要求5所述的呼吸机，所述呼吸机包括吸气回路和呼气回路；其特征在于，所述呼吸气体浓度检测方法方法包括：所述呼吸机启动时，持续检测所述吸气回路内的氧气浓度，直至所述吸气回路内的氧气浓度稳定；当需要获取呼气末二氧化碳数据时，停止检测所述吸气回路内的氧气浓度，并检测所述呼气回路内的氧气浓度，并根据所述呼气回路内的氧气浓度获取所述呼气回路内的二氧化碳浓度；获取所述呼气末二氧化碳数据后，持续检测所述吸气回路内的氧气浓度。7.根据权利要求6所述的呼吸气体浓度检测方法，其特征在于，当所述吸气回路内的氧气浓度变化时或者需要所述吸气回路内的氧气浓度数据时，停止检测所述呼气回路内的氧
气浓度，并检测所述吸气回路内的氧气浓度。

技术总结
本发明属于医疗设备领域，涉及一种呼吸机、呼吸气体浓度检测装置及方法；本发明提供一种呼吸气体浓度检测装置。所述的呼吸气体浓度检测装置包括：空氧混合器、吸气回路、呼气回路和氧气检测单元。其中，吸气回路一端与所述空氧混合器的出口端连通，另一端与氧气插管连通。呼气回路一端与外界连通，另一端与所述氧气插管连通。氧气检测单元分别与所述吸气回路和所述呼气回路连通，所述氧气检测单元被配置为：根据检测要求连通所述吸气回路或所述呼气回路，并检测与其连通的所述所述吸气回路或所述呼气回路的氧气含量。述呼气回路的氧气含量。述呼气回路的氧气含量。


技术研发人员：赵英
受保护的技术使用者：太原师范学院
技术研发日：2023.06.14
技术公布日：2023/9/22