呼吸機呼吸模式的控制技術專利綜述

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【摘要】本文對呼吸機呼吸模式作了詳細的介紹，并重點闡述了對呼吸模式的分析意義，從專利文獻的視角對呼吸機呼吸模式控制技術的發展進行了全面的數據統計以及分析，總結了與呼吸機呼吸模式控制技術共包含四個重要技術分支：流量控制、壓力控制、模式控制以及模式切換；再分別對上述四個重要的技術分支做了一定的分析，總結了呼吸模式控制技術在國內專利中的申請趨勢、本領域的主要申請人分布，并對重要分支做了進一步分析，獲得重要技術的演進過程，未來發展方向。

【關鍵詞】呼吸機 呼吸模式 流量 壓力 控制

一、引言

人在呼吸的時候，會有節奏的交替進行呼氣和吸氣活動。吸氣時人們將富含氧氣的新鮮空氣吸入肺部，然后在肺部和血液中進行氣體交換，最后在呼氣時將富含二氧化碳的氣體排出體外，完成一次完整的氣體交換過程。呼吸機的基本原理就是用機械的辦法建立壓力差，從而實現強制的人工呼吸過程，呼吸機在呼氣通道，吸氣通道和空氣進口有三個單向閥。

二、國內外專利申請狀況分析

通過對國內涉及呼吸機呼吸模式控制技術的專利進行統計可知，國內的專利申請人企業的申請量最多，占有總申請量的大部分79%，個人以及高校/研究院的申請量的加和僅占有21%，同時高校和科研院所的申請量也是從無到有，從少變多，充分體現了產學研結合的特征。

國內的關于呼吸機模式的控制技術專利申請的申請人主要是企業，在國內主要集中在北京誼安醫療系統股份有限公司、深圳邁瑞生物醫療電子股份有限公司以及北京航天長峰股份有限公司。

其中北京誼安醫療系統股份有限公司的申請量最多，達到26件，深圳邁瑞與北京航天長峰的申請量次之，分別為15件和6件，其余的企業大部分只有3-5件申請。

再對國外涉及呼吸機呼吸模式控制專利進行分析可知，德國的DRAEGER公司（德爾格公司）、BIRD公司（鳥牌公司）和MAQUET公司（邁柯維公司）的申請量比較高，他們是目前國際上生產呼吸機和麻醉機最著名的廠家，產品可靠性高，人家交互好，技術積累水平高，充分代表了當今呼吸機的發展趨勢。

三、國內外對呼吸機控制模式的技術分析及總結

針對呼吸機呼吸模式的控制技術專利申請的研究，可主要分為四個技術分支：流量控制、壓力控制、模式控制和模式切換。

其中流量控制和壓力控制占了總數的70%左右，呼吸機實質即是將氣體以一定的流量和壓力送至病人端，是病人能夠進行氣體交換，因此流量控制和壓力控制是呼吸機呼吸模式中最基本、最核心的技術環節，還涉及到相應的傳感器和閥門設計，電路反饋及軟件控制等多方面技術；

模式控制和模式切換是讓病人端能夠更加安全，舒適的呼吸，因此，在設計時需要達到減小病人的肺損傷，減小人機對抗，人機協調性高的功能，進一步提高呼吸機的呼吸功能。

流量控制主要有：流量閥，流量閥傳感器，和控制算法，流量控制作為呼吸機的基本控制技術很早就有研究，隨著涉及流量傳感器、流量閥的技術發展，控制算法的改進，流量控制會向穩定、可靠、安全方向發展。

壓力控制是另一個核心控制，與流量控制相輔相成，根據設置和測定的壓力對流量和流速進行控制，隨著壓力傳感器和流量控制技術的發展，壓力傳感器也會向安全可靠、及時響應、控制精確的方向發展。

呼吸模式從容量控制和壓力控制模式基礎上兼顧病人的舒適性，減小人機對抗，便于病人恢復，未來的呼吸機的功能將更加完善，通氣模式也會不斷發展，會有針對臨床問題的新的技術出現。

呼吸機的各個模式之間的功能和效果不一樣，對于病人在不同的階段可能需要調節不同的呼吸模式，然而模式切換是不穩定的，在切換過程中可能對患者的肺造成損傷，因此模式切換要免去繁瑣的計算，提高操作效率和降低出錯概率，這樣在模式切換過程中降低風險，保障病人的安全，呼吸模式的自主識別和切換也是今后研究的方向。