[发明专利]一种全过程支持的正负压高频振荡呼吸机的设计方法与仪器

说明书

本发明属于用人工方法将介质送入并送出受体（人或哺乳动物）体内的医疗设备及其设计方法，是具有正压供气（吸气），负压排气（呼气）的通气特征的全过程支持的高频-常规自动切换的人工呼吸机或人工呼吸支持装置以及它们的设计方法。

人工呼吸机或人工呼吸支持装置是临床上常用的治疗呼吸衰竭的医疗设备，其根本的功能是在必要时，用人工方法来部分或全部地替代受体的生理呼吸中的通气过程。通气方法的差异导致不同类型的人工呼吸机和呼吸机的不同功能。因此，通气设计或气路设计是一切人工呼吸机设计的核心、基础和关键。

现代的人工呼吸机通常以其通气频率的范围分为常规（常频）呼吸机和高频呼吸机两大类。常规呼吸机的通气频率在1H_Z以下，而高频呼吸机的通气频率可高达几十赫芝。从人工呼吸机的通气方式来看，常规人工呼吸机又可分为定容（容积切换）、定压（压力切换）和定时（时间切换）几种类型;而高频人工呼吸机则分为高频喷射（HFJ，High Frequency Jet）、高频正压（HFPP，High Frequency Positive Pressure）和高频振荡（HFO，High Frequency Oscillation）等几种类型。

用常规人工呼吸机抢救呼吸衰竭患者成功的报导始见于五十年代初期，四十余年来，呼吸机技术获得极为迅速的发展，至九十年代，全世界已有专门的呼吸机厂家20余家，其应用领域涉及危重病医学，急诊医学，麻醉医学，内科学，胸外科学，神经科学和小儿科学等。随着常规人工呼吸机的广泛应用，其不足之处也就日趋明显地呈现出来，这主要是：①在受体的呼吸气道中存在着一个持续的较高正压;②吸气过程和呼气过程的完成都是以受体呼吸系统具有良好顺应性为前提的。这些不足之处导致了现代常规人工呼吸机在临床应用中出现的种种严重的副作用：持续的较高的气道正压，特别是长时间的持续正压（例如1～4周），将使好的肺组织负担过重而出现所谓“透明膜变”的危险，而对于本来就有病的肺组织来说（其顺应性通常较差），为了供应足够的新鲜空气，又不得不使用更高的正压来“打开”肺，从而出现越是有病的肺越要承担较高压力的不合理现象。这种恶性循环常常导致受体最终无法脱离呼吸机。另一方面，持续的气道正压使右心室负载上升，心室隔移位，左心输出量下降，从而形成循环干扰。

为了解决上述问题和实现顺利“脱机”，现代常规人工呼吸机设置了众多的特殊通气模式，即mode：PS（Pressure    Support），MMV（Minute    Mandatory    Ventilation）MSV（Master    Slave    Ventilation），CF（Continuous    Flow），APRV（Airway    Pressure    Release    Ventilation），BUV（Buck    up    Ventilation），CPAP（Continuous    Positive    Airway    Pressure），IPPV（Intermittent    Positive    Pressure    Ventilation），PEEP（Positive    End    ExpiratoryPressure）和SIMV（Synchronized    Intermittent    Mandatory    Ventilation），等等。尽管这使现代常规人工呼吸机日趋复杂，但却没有能从根本上解决问题，反之，某些mode的使用又引起了新的困难，例如SIMV的使用，又导致了人机不合谐和呼吸功消耗过大的问题。

为此，近二十年来，世界各国的科学家一直致力于新型人工呼吸机工作原理的探讨，高频呼吸机就是其中之一。

高频呼吸机有效的降低了受体气道中的平均压力，其供气过程不依赖受体呼吸系统的顺应性，因而在供气时不会损害肺组织，不会发生人机对抗。但是，现有的高频呼吸机在临床使用中又出现了血气分析改善不够迅速，不够理想的问题，因而难于在临床推广应用，特别不适宜用于长时间持续治疗。另一方面，由于高频呼吸机的通气频率远高于受体的生理呼吸频率，因此，现有的高频呼吸机难以完成从无自主呼吸到有不规则自主呼吸，到有一定强度的规则自主呼吸，直至受体完全脱离呼吸机的全过程的支持。