□赵东升  张 龙  孔康辉  文/图

呼吸训练装置可以辅助患者进行呼吸训练，目前用于一些疾病的康复治疗，如用于神经肌肉疾病、哮喘等疾病患者的呼吸练习，研发呼吸训练装置，用于慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者的辅助康复诊疗。
呼吸训练器的现状
目前，市场上流通的呼吸训练器主要包括纯机械结构式和佩戴式数据自动采集上传型两类产品。其不能实现正压供气，不能记录呼气或吸气流速、有效呼吸时长和总呼吸时长等参数，致使呼吸科医生无法根据患者实际呼吸参数，制定训练方案。
创新点
多参数呼吸训练装置的创新点在于实现了一种鼻吸嘴呼的呼吸训练方式，压缩气体通过流量和压力调节，辅助患者完成鼻子吸气训练；通过调节呼气阻力，完成患者阻力式呼气，与普通呼吸训练器最大的差别是患者的吸气和呼气通过自动感应识别患者的呼吸过程，呼吸频率完全由患者自己控制，机器对患者的训练起辅助作用，并且呼气是通过增大呼气阻力的方式自主完成，进行呼吸肌的功能锻炼，达到最大吸氧量的目的，改变浅而快的呼吸，实现深而慢的呼吸，改善呼吸功能。通过多参数的设计，实现COPD患者疾病分级诊断，医生在患者训练过程中的病情参数分析、训练效果评价等功能。
笔者提出一种多参数呼吸训练器方案，通过测定患者的第一秒最大呼气容积和预计值的比值，判断患者所处的COPD等级；通过吸气流量设定、呼气阻力设定、有效呼气次数的采集、气道压力的检测、时间流速曲线、时间潮气量曲线、时间气道压曲线、肺部动态效果图等的多种参数设定，能够实现患者治疗前的评估。根据患者的训练数据，医生可以制定更加合理的治疗方案。
技术指标
1.实现患者信息登记、参数设定、COPD等级评估、训练阻力设定、数据处理功能。
2.实现14种参数显示功能。
3.实现时间流速曲线、时间潮气量曲线、时间气道压曲线实时动态显示功能。
4.实现肺部训练动态效果。
5.COPD分级评定功能，实现患者治疗训练前的评估，制定更加科学合理的治疗方案。
6.实现可控的正压吸气。
7.加湿功能，患者吸入湿润的空气相比干燥空气更利于康复。
8.通过呼吸一体面罩实现鼻吸嘴呼的呼吸训练方法。
通过研究开发、设计，制造出流程原理图中所有符合需求的零部件，再开发适用于呼吸训练装置的自动控制软件、患者管理系统数据库软件、智能化分析软件等软件系统及电控系统，最终完成专利转化，研究开发出符合市场需求的产品。
在多参数呼吸训练装置内设置单独的吸气管路和呼气管路，吸气管路中间歇性通气，正压供气辅助肺泡扩张，提高训练效果；使用者吸气或呼气时，吸气流量传感器和呼气流量传感器采集使用者的呼吸训练参数，数字转换器将使用者的呼吸训练参数信号转换为数字信号并传送给控制器，控制器经过计算将使用者在训练时的肺部动态效果图和呼吸训练输出参数显示在人机交互界面上。
呼吸训练方法采用首次呼气方式或填写问卷方式，判断使用者所处的COPD等级，以二者判断的较高级数为训练依据，控制器控制自动设定呼气阻力调节比例电磁阀的开度；也可由医生根据控制器给出的判断结果，制定合理的训练方案，在人机交互界面手动设定呼气阻力调节比例电磁阀的开度，以进行更合理的呼吸训练，避免训练装置给使用者供气量过大而损伤呼吸肌和膈肌。
在呼气细菌过滤器前端设置有气体加温器，用于加热使用者的呼出气体超过露点温度（40摄氏度），避免在呼气管路和呼气流量传感器内凝结成液态水，避免滋生细菌，不仅可以避免交叉感染，同时避免水汽损坏设备，还可提高数据采集的准确性。
已经实现的功能
多参数呼吸训练装置具有呼气阻力手动调节功能的一代机样机已经试制完成，实现了患者有效呼气流量设定、呼气次数设定、呼气压力检测、流量检测、训练时间及次数记录等功能，在一家医疗机构呼吸科一直做研究使用。目前已有的研究结果证明，阻力式呼吸训练的有效性。患者是一位老年COPD患者，血氧饱和度曾经低于85%，需要上呼吸机，由于患者对呼吸机的恐惧，不愿接受呼吸机治疗。医生利用一代机让患者实现阻力式呼气训练，训练两个疗程后，患者血氧饱和度上升至98%，证明呼气阻力式训练的有效性。
通过吸气流量设定、呼气阻力设定、有效呼气次数的采集、气道压力的检测、时间流速曲线、时间潮气量曲线、时间气道压曲线、肺部动态效果图等的多种参数设定，能够完成患者治疗前的评估，通过患者的训练数据，医生可以制定更加合理的治疗方案。
多参数呼吸训练装置定位于医疗康复设备，应用于医疗机构COPD患者的辅助诊疗，有利于COPD患者康复治疗，市场空间广阔。
二代机需要实现的功能
二代机按照流程原理图的零部件进行开发，最终实现吸气流量设定、呼气阻力设定、有效呼气次数的采集、气道压力的检测、时间流速曲线、时间潮气量曲线、时间气道压曲线、肺部动态效果图等的多种参数设定，通过患者的训练数据，医生可以制定更加合理的治疗方案。
1.本发明装置定位于较高端医疗设备，应用于医疗机构COPD患者的辅助治疗，有利于COPD患者康复。
2.应用于呼吸机不耐受患者的临床治疗，是一个新的应用领域。
3.基于COPD患者的广大人群，有可观的市场空间。
（作者供职于河南省人民医院）