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摘要：呼吸机是医院硬件建设中经常采购的医疗设备，了解其重要技术以及功能对医院硬件建设具有参考意义。本文从专利申请量的角度出发，对呼吸机重点专利技术的发展和现状进行介绍。
关键词：呼吸机；重点技术；专利分析
引言
呼吸机（Ventilator）作为一项能人工替代自主通气功能的有效手段，是医疗器械领域的一种重要医疗设备[1]。随着科技的發展，呼吸机已经逐步小型化并成为医院中常见的医疗设备 [2]。了解呼吸机重点专利技术有利于了解呼吸机的原理和性能，从而可以为医院的硬件采购时提供参考，本文将以专利文献为切入点具体分析呼吸机重点专利技术。
一、总体介绍
呼吸机的主要技术集中在对呼吸机的测量和控制方面。20世纪80年代，呼吸机的测量及控制技术方面的专利开始出现，人们开始采用一些简单的检测设备对表征呼吸气流的特征进行检测，以确定呼吸暂停是否出现，用以提高人们使用呼吸机时的舒适性。1990年以后，在接下来的十几年中，人们对呼吸机的测量及控制技术逐渐重视，该期间各大呼吸机制造公司对申请了大量专利，使得呼吸机在测量及控制技术方面获得的长足发展，进入21世纪，关于测量及控制技术方面的呼吸机仍然是人们关注的重点。
在呼吸机的测量与控制技术方面主要可以分为压力、流量、流速测控、泄漏测控、气体各成分测控以及患者呼吸异常监测等四个方面。其中，针对气体压力、流量、流速测控是呼吸机测量与控制技术方面的重要研究部分，在测量与控制技术方面有将近60%的专利是对于压力、流量、流速测控方面提出的，对于压力、流量、流速进行测控以提高用户使用舒适度、提高参数控制精准度、辅助医疗及提高安全性等。下面就上述在测量与控制技术方面的重要技术发展专利进行分析。
二、压力、流量、流速测控
呼吸机关于压力、流量、流速测控方面的测量控制技术，主要是通过一定的压力传感器、流量传感器等对通气通道内的压力、流量等参数进行检测，传感器与控制器连接，控制基于传感器获得的信号对风机等供气装置进行控制，以达到气流的输出跟随患者呼吸节奏的目的。随着技术的发展，一系列智能传感器的应用、智能控制器（例如CPU）的发展应用、智能控制算法的应用以及合理人性化的人机操作输入界面的应用等都使得呼吸机在进行各压力、流量、流速测控方面的技术得到发展。
按照国家标准“传感器通用术语”中的定义：“传感器是能感受规定的被测量并按一定规律将其转换为有用信号的器件或装置”。传感器通常由敏感器件、转换器件和电子线路组成。在急救呼吸机上对病人的一些参数的必要监测都是通过传感器来完成的。对病人气道压力、通气状况等一些重要参数的检测是十分重要的，它能够使治疗人员准确的了解病人的生理状况，从而进一步对病患做出正确的治疗。而且，对呼吸动力学参数的连续监测也是实现呼吸机自动控制的基础。通道压力检测、流量、流速检测在呼吸机中起到了至关重要的作用，通道内各参数的检测直接决定了呼吸机获取数据的精确性，如果获取到的数据不准确，系统对实时的状态没有办法做出正确的判断。控制模块是整个呼吸机的控制中枢，它是否稳定决定了呼吸机能否正常工作，进而决定了病人的治疗效果。控制模块是根据压力传感器和流量传感器对呼吸通道进行时时监控所得的数据进行时时控制的，并且能够反映每时每刻机器管路内的气体参数状况，以便于医疗人员能够根据现实需要进行呼吸参数的设置。
对于压力、流量、流速测控，其代表性专利如下：US4365636A，EP221177A1，DE3879455D1，AU691528B2，AU3678799A，CA2083620A1等。
三、泄漏测控
呼吸机的主要部件一般具有图形用户界面、呼吸输送系统、空气压缩模块等，而呼吸输送系统一般分为吸气模块、呼吸模块、控制模块以及电源模块，在呼吸输送系统中一般具有减压阀、电磁阀、安全阀、校零电磁阀等各种开关结构以及通气管道；各种呼吸机在工作过程中，会在密封的空间中产生正压、负压等状态，呼吸机在长时间工作过程中，各密封结构不免会产生气体泄漏，对于气体泄露的检测就显得很有必要，例如确定气源是否压力不稳定或有损坏、病人呼吸回路是否出现气体泄露、呼吸机内部气路是否出现气体泄露及各密封阀门是否有漏气现象。麻醉机或呼吸机等用于辅助呼吸的医疗设备的传统泄露量检测方法是，先由气源装置提供维持流量，调整此流量使得气道压力设置为恒定量，用专用的仪器测量此时维持气体流量的大小，此流量即为泄漏量。在呼吸机泄漏检测技术的发展过程中，通过检测装置例如压力传感器等进行泄漏检测的方法逐渐出现。
对于泄漏测控，其代表性专利如下：AU1318199A，CA2163855A1，CN103827651A，AU2011284791A1等。
四、气体各成分测控及呼吸异常监测
呼吸机在进行治疗过程中，有时会需要根据呼入气体进行治疗，例如加氧治疗，但是并非氧气的浓度越高越好，比如当氧气浓度过高时会产生氧气中毒，这时需要对呼入气体中的氧气含量进行检测；而有时同样需要对呼入气体中的其他气体进行检测，以分析预测对病人的治疗效果；另外，对于呼出气体的气体成分检测同样是评价呼吸机使用效果的重要反应，例如通过检测呼出气体中二氧化碳的含量来确定病人的健康状态以及诊断、监测或判断受检者是否充分通气。用于治疗呼吸暂停的呼吸机是呼吸机领域中的较为重要的一方面，而是否需要佩戴治疗设备进行呼吸暂停病症的治疗，需要人们提前进行确定；在进行确定病人的呼吸暂停病症的过程中，相应的检测技术随着呼吸机的发展而发展，人们通过检测患者的呼吸频率、呼吸的气体流速、呼吸的气体流量、潮气等各参数来确定是否需要佩戴呼吸暂停治疗装置。
对于气体各成分测控及呼吸异常监测，其代表性专利如下：AT510493T，CN101568806A，CN101310786A，US20100168599A1，AU2004292338A1，AU2010201032A1，EP2181726A1等。
五、结语
综上分析，通过对呼吸机重点专利技术的梳理可知压力/流量/流速测控、泄漏测控、气体成分测控以及患者呼吸异常监测这四个方面是体现呼吸机性能的重要技术，医院建设过程中对呼吸机的采购可以通过对上述重要技术的了解进行合理的选择。
参考文献：
[1]戴捷等.呼吸机的发展现状及趋势.中国医学装备，2011年第8卷第2期：62-64.
[2]陈正龙等.睡眠无创呼吸机发展及其新技术.医疗卫生装备，2009年第30卷第2期：34-36.
关键词：呼吸机；重点技术；专利分析
引言
呼吸机（Ventilator）作为一项能人工替代自主通气功能的有效手段，是医疗器械领域的一种重要医疗设备[1]。随着科技的發展，呼吸机已经逐步小型化并成为医院中常见的医疗设备 [2]。了解呼吸机重点专利技术有利于了解呼吸机的原理和性能，从而可以为医院的硬件采购时提供参考，本文将以专利文献为切入点具体分析呼吸机重点专利技术。
一、总体介绍
呼吸机的主要技术集中在对呼吸机的测量和控制方面。20世纪80年代，呼吸机的测量及控制技术方面的专利开始出现，人们开始采用一些简单的检测设备对表征呼吸气流的特征进行检测，以确定呼吸暂停是否出现，用以提高人们使用呼吸机时的舒适性。1990年以后，在接下来的十几年中，人们对呼吸机的测量及控制技术逐渐重视，该期间各大呼吸机制造公司对申请了大量专利，使得呼吸机在测量及控制技术方面获得的长足发展，进入21世纪，关于测量及控制技术方面的呼吸机仍然是人们关注的重点。
在呼吸机的测量与控制技术方面主要可以分为压力、流量、流速测控、泄漏测控、气体各成分测控以及患者呼吸异常监测等四个方面。其中，针对气体压力、流量、流速测控是呼吸机测量与控制技术方面的重要研究部分，在测量与控制技术方面有将近60%的专利是对于压力、流量、流速测控方面提出的，对于压力、流量、流速进行测控以提高用户使用舒适度、提高参数控制精准度、辅助医疗及提高安全性等。下面就上述在测量与控制技术方面的重要技术发展专利进行分析。
二、压力、流量、流速测控
呼吸机关于压力、流量、流速测控方面的测量控制技术，主要是通过一定的压力传感器、流量传感器等对通气通道内的压力、流量等参数进行检测，传感器与控制器连接，控制基于传感器获得的信号对风机等供气装置进行控制，以达到气流的输出跟随患者呼吸节奏的目的。随着技术的发展，一系列智能传感器的应用、智能控制器（例如CPU）的发展应用、智能控制算法的应用以及合理人性化的人机操作输入界面的应用等都使得呼吸机在进行各压力、流量、流速测控方面的技术得到发展。
按照国家标准“传感器通用术语”中的定义：“传感器是能感受规定的被测量并按一定规律将其转换为有用信号的器件或装置”。传感器通常由敏感器件、转换器件和电子线路组成。在急救呼吸机上对病人的一些参数的必要监测都是通过传感器来完成的。对病人气道压力、通气状况等一些重要参数的检测是十分重要的，它能够使治疗人员准确的了解病人的生理状况，从而进一步对病患做出正确的治疗。而且，对呼吸动力学参数的连续监测也是实现呼吸机自动控制的基础。通道压力检测、流量、流速检测在呼吸机中起到了至关重要的作用，通道内各参数的检测直接决定了呼吸机获取数据的精确性，如果获取到的数据不准确，系统对实时的状态没有办法做出正确的判断。控制模块是整个呼吸机的控制中枢，它是否稳定决定了呼吸机能否正常工作，进而决定了病人的治疗效果。控制模块是根据压力传感器和流量传感器对呼吸通道进行时时监控所得的数据进行时时控制的，并且能够反映每时每刻机器管路内的气体参数状况，以便于医疗人员能够根据现实需要进行呼吸参数的设置。
对于压力、流量、流速测控，其代表性专利如下：US4365636A，EP221177A1，DE3879455D1，AU691528B2，AU3678799A，CA2083620A1等。
三、泄漏测控
呼吸机的主要部件一般具有图形用户界面、呼吸输送系统、空气压缩模块等，而呼吸输送系统一般分为吸气模块、呼吸模块、控制模块以及电源模块，在呼吸输送系统中一般具有减压阀、电磁阀、安全阀、校零电磁阀等各种开关结构以及通气管道；各种呼吸机在工作过程中，会在密封的空间中产生正压、负压等状态，呼吸机在长时间工作过程中，各密封结构不免会产生气体泄漏，对于气体泄露的检测就显得很有必要，例如确定气源是否压力不稳定或有损坏、病人呼吸回路是否出现气体泄露、呼吸机内部气路是否出现气体泄露及各密封阀门是否有漏气现象。麻醉机或呼吸机等用于辅助呼吸的医疗设备的传统泄露量检测方法是，先由气源装置提供维持流量，调整此流量使得气道压力设置为恒定量，用专用的仪器测量此时维持气体流量的大小，此流量即为泄漏量。在呼吸机泄漏检测技术的发展过程中，通过检测装置例如压力传感器等进行泄漏检测的方法逐渐出现。
对于泄漏测控，其代表性专利如下：AU1318199A，CA2163855A1，CN103827651A，AU2011284791A1等。
四、气体各成分测控及呼吸异常监测
呼吸机在进行治疗过程中，有时会需要根据呼入气体进行治疗，例如加氧治疗，但是并非氧气的浓度越高越好，比如当氧气浓度过高时会产生氧气中毒，这时需要对呼入气体中的氧气含量进行检测；而有时同样需要对呼入气体中的其他气体进行检测，以分析预测对病人的治疗效果；另外，对于呼出气体的气体成分检测同样是评价呼吸机使用效果的重要反应，例如通过检测呼出气体中二氧化碳的含量来确定病人的健康状态以及诊断、监测或判断受检者是否充分通气。用于治疗呼吸暂停的呼吸机是呼吸机领域中的较为重要的一方面，而是否需要佩戴治疗设备进行呼吸暂停病症的治疗，需要人们提前进行确定；在进行确定病人的呼吸暂停病症的过程中，相应的检测技术随着呼吸机的发展而发展，人们通过检测患者的呼吸频率、呼吸的气体流速、呼吸的气体流量、潮气等各参数来确定是否需要佩戴呼吸暂停治疗装置。
对于气体各成分测控及呼吸异常监测，其代表性专利如下：AT510493T，CN101568806A，CN101310786A，US20100168599A1，AU2004292338A1，AU2010201032A1，EP2181726A1等。
五、结语
综上分析，通过对呼吸机重点专利技术的梳理可知压力/流量/流速测控、泄漏测控、气体成分测控以及患者呼吸异常监测这四个方面是体现呼吸机性能的重要技术，医院建设过程中对呼吸机的采购可以通过对上述重要技术的了解进行合理的选择。
参考文献：
[1]戴捷等.呼吸机的发展现状及趋势.中国医学装备，2011年第8卷第2期：62-64.
[2]陈正龙等.睡眠无创呼吸机发展及其新技术.医疗卫生装备，2009年第30卷第2期：34-36.