1.本发明涉及康复健康领域，尤其涉及一种呼吸内科临床呼吸道排堵装置。
背景技术：
2.呼吸道异物是生活中常见急症之一。若有异物吸入史，或疑有异物吸入史，虽无明显体征，或x线检查阴性者，或有不明显原因的支气管阻塞以及久治不愈的急、慢性肺炎及肺不张的病人均应考虑做支气管镜检查，进一步明确诊断。若对某些异物误诊失治，将产生严重并发症，甚至危及生命。专利号为cn107997942b的中国专利公开了一种呼吸内科用呼吸道排堵装置，尤其涉及一种呼吸内科用成年人呼吸道排堵装置。本发明要解决的技术问题是提供一种呼吸内科用成年人呼吸道排堵装置。为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种呼吸内科用成年人呼吸道排堵装置，包括有底座、按顶装置、升降装置、固定板、第一连接轴、第二连接轴等；固定板的底部与底座的顶部通过焊接连接的方式连接，固定板的顶部开有大凹槽，固定板的右侧壁上开有第一滑槽与第二滑槽，第一滑槽位于第二滑槽的前方。
3.对于呛咳过程，临床将其分为四个阶段，根据疾病的发展：第一个，异物的进入期；第二个，安静期；第三个，炎症期；第四个，并发症时期。异物进入期有特殊的症状，比如剧烈的呛咳、声音嘶哑、呼吸困难、口唇青紫、胸腹部的软组织凹陷等。在这个时期过了之后，患者一般症状都消失了，没有什么其他的特殊症状。但是过一段时间之后，由于异物进入到气管，可能会出现感染的情况，出现气管炎、支气管炎、肺炎等症状。在异物处于第一个时期时，通过及时的救助即可帮助患者自行排除异物。现有技术中常常使用海姆立克急救法，但海姆立克急救法对操作方法及救人者的身体素质要求极高，因此，对于患者的异物排除需要借助机械。公开号为cn107714410b 的中国专利公开了一种用于呼吸内科呼吸道排堵装置，尤其涉及一种用于呼吸内科的成年人呼吸道排堵装置。本发明要解决的技术问题是提供一种用于呼吸内科的成年人呼吸道排堵装置。为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种用于呼吸内科的成年人呼吸道排堵装置，包括有底座、升降摆动装置、旋转按顶装置等；龙门杆的前后两个下端均与底座通过焊接连接的方式连接，龙门杆上套有大弹簧，第一导向套滑动式的套在龙门杆的前侧杆上。然而，当患者处于呛咳状态时，辅助装置的使用时机成为难点。一方面，呛咳的患者需要外力阻止其使用嘴巴呼吸，另一方面，呛咳的患者施加外力辅助排除异物的力度施加位置成为关键，现有技术中的装置对于上述操作均需要使用者自行解决。因此，基于患者呛咳过程中的辅助机器的辅助方式，需要设计一种呼吸内科临床呼吸道排堵装置。
4.此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。
技术实现要素：
5.现有技术中，患者的呛咳往往由于异物进入呼吸道或肺部出现持续性积液/血的排除导致。当患者呼吸道出现需要向外部排出的异物时，最有效的方式是及时采用海姆立克急救法对呛咳患者进行救治。海姆立克急救法包含以下步骤：身边的人先从背后环抱患者，握拳抵住其肋骨下缘与肚脐之间，再向上推压以增加气管，利用冲击产生向上的压力，压迫两肺下部，从而驱使肺部残留空气形成一股气流，这股带有冲击性、方向性的长驱直入于气管的气流，就能将堵住气管、喉部的食物硬块等异物排出，使人获救。但由于处于呛咳状态的患者往往是体型较大的成年人或持续新呛咳，而使施救人无法做到或长时间保持对患者压迫，因此，需要机械辅助。在对患者施加压迫时，冲击力施加的时机很重要，当患者处于吸气状态时呼吸肌群的收缩会抵消机械对患者上腹部冲击力，从而减弱异物排出的总作用力。
6.呛咳时，最重要的第一步为捂住患者口部，提示患者仅通过鼻腔呼吸。鼻腔呼吸必然为腹式呼吸。而后，基于患者呼吸节奏，在患者呼气时给予患者上腹部或腹部朝向口部的冲击力，从而帮助患者排除异物。
7.腹式呼吸主要是靠腹肌和膈肌收缩而进行的一种呼吸，关键在于协调膈肌和腹肌在呼吸运动中的活动。吸气时放松腹肌，膈肌收缩，位置下移，腹壁扩张；呼气时，腹肌收缩，膈肌松弛，回复原位，腹部凹陷，增加呼气潮气容积。区别于胸部呼吸，腹部呼吸会使患者的胸部和腹部形成联动，通过腹部扩张形成空腔而带动胸部扩张，从而使气体能够深入肺组织。
8.针对现有技术之不足，本发明提供一种呼吸内科临床呼吸道排堵装置，包含监测患者呼吸肌群运动状态的第一检测模块、作用于患者上腹部的顶出模块和基于所述第一检测模块提供的呼吸肌群的运动状态调节由所述顶出模块施加于所述患者上腹部的用于对患者的胸骨柄产生朝向口部的冲击力的控制中心，其中，在由所述第一检测模块监测到的所述呼吸肌群处于舒张状态时，所述控制中心基于所述第一检测模块提供的呼吸肌群的舒张状态控制所述顶出模块对患者的上腹部施加用于对患者的胸骨柄产生朝向口部的冲击力的大小。本发明中涉及的肌肉群的肌力的描述指肌肉在舒张或收缩过程中对外界作用的力度数值。所述顶出模块能够通过对呼吸肌群的精准定位给予呼吸肌群压强面积较小而压力较大的冲击力，使患者能够在感知到冲击力时伴随加剧的呼气状态快速排出异物。
9.由于膈肌和/或腹直肌的肌肉体积、肌肉密度及肌肉分布形态具有巨大差异，因此在针对呼吸肌群的不同功能区施加压力时需要进行位置、大小和方向性的精准性压力施加操作。
10.根据一种优选实施方式，所述顶出模块至少包含针对患者膈肌和腹直肌的推轴，其中，响应于所述呼吸肌群的舒张状态，所述推轴能够基于所述控制中心的控制而向其对应的呼吸肌群所在区域施加不同大小的压力，而使所述控制中心控制所述顶出模块在患者处于呛咳过程时基于所述第一检测模块提供的膈肌或腹直肌的肌力监测数值针对患者处于舒张状态的膈肌或腹直肌施加不同大小的用于辅助患者排除呼吸道异物的压力。所述推轴的面积小于膈肌和/或腹直肌的面积。具体地，所述顶出模块包含作用于所述膈肌的第一推轴。所述第一推轴能够作用于患者的膈肌。所述第一推轴受所述控制中心控制。控制中心获取的膈肌的肌电信号。控制中心基于公式获得膈肌当前的肌力大小。控制中心控制第一
推轴对膈肌施加大于膈肌当前的肌力大小的压力。优选地，第一推轴施加的压力比膈肌当前的肌力大小超出数值为 f1，其中，f1的大小不超过膈肌当前的肌力大小。
11.所述顶出模块包含作用于所述腹直肌的第二推轴。所述第二推轴能够作用于患者的腹直肌。所述第二推轴受所述控制中心控制。控制中心获取的腹直肌的肌电信号。控制中心基于公式获得腹直肌当前的肌力大小。控制中心控制第二推轴对腹直肌施加大于腹直肌当前的肌力大小的压力。优选地，第二推轴施加的压力比腹直肌当前的肌力大小超出数值为f2，其中，f2的大小不超过腹直肌当前的肌力大小。
12.腹式呼吸主要是靠腹肌和膈肌收缩而进行的一种呼吸，关键在于协调膈肌和腹肌在呼吸运动中的活动。吸气时放松腹肌，膈肌收缩，位置下移，腹壁隆起；呼气时，腹肌收缩，膈肌松弛，回复原位，腹部凹下，增加呼气潮气容积。呼吸运动中，尽可能减少肋间肌以及辅助呼吸肌做功，使之保持松弛和休息。因此，在为进行腹式呼吸作用的呛咳患者提供助力时，需要以腹直肌和/或膈肌为主要作用对象。
13.根据一种优选实施方式，施加于所述患者的腹直肌和/或膈肌的第一推轴和第二推轴能够以使所述患者的腹直肌和膈肌获得促进呼吸道收缩的方式向所述患者的腹直肌和膈肌施加压力。
14.呛咳患者中不缺乏呼吸能力较弱的人，如患有肺炎、肺泡蛋白沉积症、肺淋巴管平滑肌瘤病、肺淋巴管癌病、肺血栓栓塞、肺动脉高压、肺源性心脏病、原发性支气管肺癌、结核性胸膜炎、肺炎旁积液或恶性胸腔积液等呼吸内科疾病的患者。这类患者往往存在呼吸能力弱，呼吸时间短和呼吸肌群肌力变化幅度小的问题。针对该类患者，在其进行腹式呼吸的呼吸训练时，对参与腹式呼吸的全部呼吸肌群进行压力施加对患者压力较大，因此，本装置能够基于患者的弱势肌群进行精准性的锻炼。
15.根据一种优选实施方式，所述控制中心能够基于由患者的历史数据确认的患者的弱势肌群针对患者的膈肌和/或腹直肌中的一个或两个以减少患者在呼吸训练中的负担的方式进行压力施加，而在患者处于呛咳时即能够通过强势肌群完成完整的呼吸过程又能够接受向口部的用于排除呼吸道异物的冲击力。患者的历史数据为患者在腹式呼吸过程中各个区域的呼吸肌群的运动状态的数据。通过对日常的腹式呼吸时各个区域的呼吸肌群的收缩和舒张下肌力的分析，获得患者各个区域的呼吸肌群的肌力最大上限，从而排列患者的各个区域的呼吸肌群。本发明中涉及的患者的历史数据是指患者在日常生活中进行腹式呼吸时各个区域的呼吸肌群的动态变化参数。本发明中涉及的强势肌群是指在各个区域的呼吸肌群通过实时的肌电信号的参数获取与历史数据进行对比获得的差异性最小的呼吸肌群，例如a患者在日常生活中处于最大舒张状态的膈肌产生的肌力为a时，a患者在生病前后处于最大舒张状态的膈肌产生的肌力为a’时，两者之间的差异为a-a’；a患者在日常生活中处于最大舒张状态的腹直肌产生的肌力为b时，a患者在生病前后处于最大舒张状态的腹直肌产生的肌力为b’时，两者之间的差异为b-b’，当 (a-a’)》(b-b’)时，腹直肌则为强势肌群，膈肌为弱势肌群。
16.根据一种优选实施方式，所述控制中心能够通过对不同区域的呼吸肌肉群的肌力变化而改变分别作用于不同区域的呼吸肌肉群的压力区域的压力值大小，从而在异物处于患者呼吸道不同位置时针对不同位置施加不同大小的作用力。由于肌肉密度、肌力上限、牵拉胸廓的角度和动态变化，即使是同一呼吸进程，不同区域的呼吸肌肉群仍然会产生不同
的舒张力度。对于具有不同舒张力度的呼吸肌肉群，为了避免相同压力为呼吸肌肉群带来的无效的冲击作用，设置针对不同区域的呼吸肌肉群的推轴，并使推轴能够受控制中心控制而在不同区域产生不同压力值大小的压力。
17.根据一种优选实施方式，当所述第一检测模块监测到所述患者的膈肌或 /和腹直肌的肌电信号呈相反变化趋势时，所述控制中心基于所述第一检测模块监测的所述患者的膈肌或/和腹直肌的肌电信号的变化确认所述患者进入呼气状态，所述控制中心触发所述顶出模块对处于呛咳状态的所述患者的膈肌或/和腹直肌进入初始压力值的施加。优选地，初始压力值为0kpa。
18.根据一种优选实施方式，处于呛咳状态的所述患者的膈肌和/或腹直肌的肌力的涨幅速率与作用于所述患者的膈肌和/或腹直肌的所述顶出模块施加的压力的涨幅速率相同，而使作用于所述患者的膈肌和/或腹直肌的压力大小始终处于未超出所述患者的膈肌和/或腹直肌承受范围且对所述患者的膈肌和/或腹直肌产生具有异物排除冲击力的效果。上述设置使作用于所述患者的膈肌或/和腹直肌的压力大小始终处于未超出所述患者的膈肌或/和腹直肌承受范围且对所述患者的膈肌或/和腹直肌产生冲击力的范围。
19.根据一种优选实施方式，所述呼吸道排堵装置还包含用于在患者口部产生吸引作用的口腔吸引模块，其中，响应于所述顶出模块对所述患者膈肌或 /和腹直肌的作用，所述口腔吸引模块以不扰乱所述患者呼吸节奏的方式在所述患者处于呼气状态时产生吸引呼吸道内异物的吸引力。对于肺部产生积液或血的患者，当其呛咳产生的体液自呼吸道向口部流动时，通过口腔吸引模块产生的负压吸力能够及时将即将流出的体液吸出口部，避免口部未流尽的体液二次返流回呼吸道，造成二次呛咳。
20.根据一种优选实施方式，为了确认患者使用正确的腹式呼吸动作，本装置能够在第一个呼吸循环中仅进行患者的膈肌的肌电信号的监测，通过对膈肌的参与确认作为患者进行正确腹式呼吸动作的根据。一方面，施救者会对患者口部遮掩或通过口腔吸引模块隔绝空气以保证患者不使用口部呼吸；另一方面，为了确保患者采用的鼻腔式腹式呼吸，本装置能够通过与腹式呼吸相关对的肌肉群的监测而确定患者是否进入腹式呼吸。具体地，所述呼吸道排堵装置能够基于所述第一检测模块监测的所述膈肌的肌电信号的变大/缩小而确认所述患者实施正确的腹式呼吸，以保证处于呛咳状态的患者使用鼻部呼吸，所述控制中心响应于所述患者采用鼻部呼吸触发所述顶出模块进入待机状态。
21.根据一种优选实施方式，所述顶出模块包含至少两个推轴和控制所述推轴运动的电机，其中所述电机向所述推轴施加的力度受所述控制中心控制。如图1所示，电机连接推轴，每一个推轴独立连接一个电机。每个电机均受控制中心控制。每个电机能够单独工作，也能够同时工作。电机产生推力使推轴产生对患者的冲击力。
22.根据一种优选实施方式，所述推轴设置有震动装置。响应于所述顶起模块施加于所述患者的冲击力超过第一阈值，所述顶起模块的推轴开启震动模式。震动模式能够促进呼吸道加快蠕动速度但可能造成异物对加快蠕动速度的呼吸道的伤害。当多次冲击患者呼吸肌肉群而未产生效果时，本装置能够开启震动模式以提高异物排除概率。优选地，第一阈值为5次。
23.由于压力施加过程中，所述患者的膈肌和/或腹直肌肌力变化跨度较大但变化精确，用于对抗膈肌和/或腹直肌舒张状态时的压力需要伴随膈肌和/ 或腹直肌的肌力变化
而变化。获取膈肌和/或腹直肌肌电信号的监测并通过以下公式获得沿时间变化的膈肌和/或腹直肌的肌力数值。公式如下：
24.f＝α*x
25.f为肌肉的肌力数值，α为转换系数，x为监测到的膈肌和/或腹直肌的肌电信号数值。
26.根据一种优选实施方式，通过对处于呼吸状态下的所述患者的膈肌或/ 和腹直肌的肌电信号进行监控并获知所述患者的膈肌或/和腹直肌的肌力大小，从而使所述控制中心能够基于所述患者的膈肌或/和腹直肌的肌力大小调节所述顶出模块对所述患者的膈肌或/和腹直肌施加的压力。
附图说明
[0027][0028]
图1为本发明的顶出模块的结构图。
[0029]
附图标记列表
[0030]
推轴：100；电机：200。
具体实施方式
[0031]
呛咳过程中的患者的异物排出主要依靠外部对患者呼吸肌的冲击力和患者自身呼吸道的蠕动。外部对患者呼吸肌的冲击力能够使患者的呼吸道受到更严重的刺激，一方面能够促进呼吸道的蠕动，另一方面能够避免患者的过度呼气，增快呼吸频率，从而加速异物排出。
[0032]
针对现有技术之不足，本发明提供一种呼吸内科临床呼吸道排堵装置，包含监测患者呼吸肌群运动状态的第一检测模块、作用于患者上腹部的顶出模块和基于所述第一检测模块提供的呼吸肌群的运动状态调节由所述顶出模块施加于所述患者上腹部的用于对患者的胸骨柄产生朝向口部的冲击力的控制中心，其中，在由所述第一检测模块监测到的所述呼吸肌群处于舒张状态时，所述控制中心基于所述第一检测模块提供的呼吸肌群的舒张状态控制所述顶出模块对患者的上腹部施加用于对患者的胸骨柄产生朝向口部的冲击力的大小。本发明中涉及的肌肉群的肌力的描述指肌肉在舒张或收缩过程中对外界作用的力度数值。由于膈肌和腹直肌的肌肉体积、肌肉密度及肌肉分布形态具有巨大差异，因此在针对呼吸肌群的不同功能区施加压力时需要进行位置、大小和方向性的精准性压力施加操作。精准位置的冲击力供给是针对呼吸能力较弱或患有呼吸内科疾病的患者的呛咳反应救助的第一步。第一检测模块分别设置于患者参与呼吸过程中的每个位置并至少针对膈肌和腹直肌进行肌电信号的监测。通过第一检测模块的数据供给，控制中心能够生成压力的施加位置和施加的压力值大小，从而使患者参与呼吸过程的多个呼吸肌群得到有效的压迫性锻炼。
[0033]
根据一种优选实施方式，所述顶出模块至少包含针对患者膈肌和腹直肌的推轴100，其中，响应于所述呼吸肌群的舒张状态，所述推轴100能够基于所述控制中心的控制而向其对应的呼吸肌群所在区域施加不同大小的压力，而使所述控制中心控制所述顶出模块在患者处于呛咳过程时基于所述第一检测模块提供的膈肌或腹直肌的肌力监测数值针对
患者处于舒张状态的膈肌或腹直肌施加不同大小的用于辅助患者排除呼吸道异物的压力。推轴 100作用于人体的面积小于其作用的肌肉群的面积，从而增加推轴100对肌肉群的冲击力。具体地，所述训练辅助模块包含作用于所述膈肌的第一推轴。所述第一推轴能够作用于患者的膈肌。所述第一推轴受所述控制中心控制。控制中心获取的膈肌的肌电信号。控制中心基于公式获得膈肌当前的肌力大小。控制中心控制第一推轴对膈肌施加大于膈肌当前的肌力大小的压力。优选地，第一推轴施加的压力比膈肌当前的肌力大小超出数值为f1，其中，f1的大小不超过膈肌当前的肌力大小。
[0034]
所述训练辅助模块包含作用于所述腹直肌的第二推轴。所述第二推轴能够作用于患者的腹直肌。所述第二推轴受所述控制中心控制。控制中心获取的腹直肌的肌电信号。控制中心基于公式获得腹直肌当前的肌力大小。控制中心控制第二推轴对腹直肌施加大于腹直肌当前的肌力大小的压力。优选地，第二推轴施加的压力比腹直肌当前的肌力大小超出数值为f2，其中，f2的大小不超过腹直肌当前的肌力大小。
[0035]
所述控制中心能够通过对不同区域的呼吸肌肉群的肌力变化而改变分别作用于不同区域的呼吸肌肉群的压力区域的压力值大小，从而在异物处于患者呼吸道不同位置时针对不同位置施加不同大小的作用力。由于肌肉密度、肌力上限、牵拉胸廓的角度和动态变化，即使是同一呼吸进程，不同区域的呼吸肌肉群仍然会产生不同的舒张力度。对于具有不同舒张力度的呼吸肌肉群，为了避免相同压力为呼吸肌肉群带来的无效的锻炼效果，设置针对不同区域的呼吸肌肉群的推轴100，并使推轴100能够受控制中心控制而在不同区域产生不同压力值大小的压力。
[0036]
根据一种优选实施方式，当所述第一检测模块监测到所述患者的膈肌或 /和腹直肌的肌电信号呈相反变化趋势时，所述控制中心基于所述第一检测模块监测的所述患者的膈肌或/和腹直肌的肌电信号的变化确认所述患者进入呼气状态，所述控制中心触发所述顶出模块对处于呛咳状态的所述患者的膈肌或/和腹直肌进入初始压力值的施加。由于对患者呼吸肌群的作用力需要在患者进入呼气状态时给予，因此，初始压力值能够以推轴100不接触患者的方式施加于推轴100处。优选地，初始压力值均为0.05kpa。
[0037]
由于压力施加过程中，所述患者的膈肌和/或腹直肌肌力变化跨度较大但变化精确，用于对抗膈肌和/或腹直肌舒张状态时的压力需要伴随膈肌和/ 或腹直肌的肌力变化而变化。获取膈肌和/或腹直肌肌电信号的监测并通过以下公式获得沿时间变化的膈肌和/或腹直肌的肌力数值。公式如下：
[0038]
f＝α*z
[0039]
f为肌肉的肌力数值，α为转换系数，z为监测到的膈肌和/或腹直肌的肌电信号数值。
[0040]
例如，第一检测模块获得患者的膈肌的肌电信号z为0.0123，则对应的f基于上述公式为0.0123αkpa。
[0041]
根据一种优选实施方式，所述控制中心能够基于由患者的历史数据确认的患者的弱势肌群针对患者的膈肌和/或腹直肌中的一个或两个以减少患者在呼吸训练中的负担的方式进行压力施加，而在患者处于呛咳时即能够通过强势肌群完成完整的呼吸过程又能够接受向口部的用于排除呼吸道异物的冲击力。通过释放患者的强势肌群能够保证处于虚弱状态的患者完成呼吸过程，使其他肌群得到用于促进呼吸道蠕动和接受冲击力。例如，患者
为日常锻炼勤奋的肺炎患者，由于长时间的治疗其膈肌状态相较腹直肌状态更差 (对比正常人的膈肌和腹直肌，状态差值越大代表该患者的部位状态越差)，因此，腹直肌为强势肌群而膈肌为弱势肌群。在进行压力施加时，控制中心向患者的膈肌施加压力。
[0042]
根据一种优选实施方式，所述患者的膈肌和腹直肌的肌电信号通过采集肌肉产生的表面肌电信号(semg)获得对应位置的肌肉的肌电信号，从而获得此时的肌肉所处状态。
[0043]
根据一种优选实施方式，处于呛咳状态的所述患者的膈肌和/或腹直肌的肌力的涨幅速率与作用于所述患者的膈肌和/或腹直肌的所述顶出模块施加的压力的涨幅速率相同，而使作用于所述患者的膈肌和/或腹直肌的压力大小始终处于未超出所述患者的膈肌和/或腹直肌承受范围且对所述患者的膈肌和/或腹直肌产生具有异物排除冲击力的效果。为了保证每一次产生的冲击力能够对呼气过程的呛咳患者产生足够刺激呼吸道排出异物的力度，推轴100产生的冲击力的大小增长速率r2与其对应位置的肌肉群的肌力增长速率r2相同或始终保持相同的差值，从而确使冲击力的力度增长曲线趋势与肌力增长曲线趋势相同，其力度大小变化趋势相同，保证冲击力不会过度增长伤害患者，造成患者内出血。
[0044]
需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。