呼吸机专利技术综述

朱书华

【摘 要】本文通过检索、统计、分析全球呼吸机的专利申请文献，从中获取了各个国家申请量、技术演进、重要申请人信息。

【关键词】呼吸机;专利技术

中图分类号： TH77;F426.4文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）20-0044-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.20.018

0 引言

呼吸机又称通气机，其可控制或代替人的正常生理呼吸。随着医学迅猛发展，呼吸机成为人类必不可少的设备，呼吸机作为常规的救治仪器，其应用越来越普遍，发展也越来越快。

呼吸机治疗目的是为了维持患者合适的通气量，其机械的通气技术作为呼吸机上人机交互较复杂技术，涉及到患者的舒适度，通气的质量，治疗效果等等。

1 呼吸机的主要结构与工作原理

1.1 主要结构

呼吸机主要包括吸气部分、呼气部分、控制装置三部分（图1）。其中，吸气部分是给患者提供吸气流量或压力，并产生相应的吸入量，其相应的参数，如氧气浓度，吸气的压力、吸气的流量可根据需要调节和控制;呼气部分是患者将气体呼出体外的装置，其呼气的压力、时间等可根据患者的实际情况调节;控制部分则用于控制吸气和呼气，以产生不同的呼吸模式。此外，呼吸机还附带有监测、湿化或雾化的装置。

1.2 工作原理流程

控制部分发出吸气的信号时，呼吸机由呼气相切换至吸气相，其切换可由呼吸机自动的发出;也可由患者触发。吸气相时，吸气部分根据患者需要提供部分新鲜气体，如空气和氧气的混合气体或纯氧气。切换的方式与患者的通气模式相关联。多数的呼吸机在呼气相时打开呼气阀，使患者产生呼气。呼吸机由此周而复始地完成机械通气的作用和功能（图1）。

从上述的工作流程图可看出，一个完整的呼吸周期可分为4个阶段，从呼气切换到吸气、吸气段、从吸气切换到呼气、呼气段。目前，呼吸机的任何一种通气方式均是按照上图中的一条或者几条路径工作。

2 呼吸机技术发展状况

2.1 检索分类号与关键词

关键词：呼吸机，通风机;respirator，ventilator。

分类号：A61M16/00-以气体处理法影响病人呼吸系统的器械。

2.2 申请量分析

在确定了检索分类号与关键词后，我们在中国专利文摘数据库（CNABS），由世界专利文摘数据库（SIPOABS）和德温特世界专利数据库（DWPI）组合的外文虚拟库（VEN）中以上述选取的关键词和分类号进行检索，检索对象限定在全球公开日或公告日在截止到2018年底的专利申请，并对检索结果进行了分析。

图2显示了截止2018年底各个国家呼吸机的申请量排行，全球呼吸机专利主要分布在美国、中国、欧洲、日本、德国等，由图2可知，全球呼吸机专利申请量美国独占鳌头，中国紧随其后。国外呼吸机专利相对较多，这主要是因为国外呼吸机起步早，且技术相对比较先进，国外呼吸机产品由于其发展较早，已经形成了一套成熟的呼吸机研究模式及相关的知识产权。随着近几年中国医疗改革的推进，国内的医保制度的逐步完善，政府对医疗企业投入的资助增多，中国的医疗技术得到了迅猛的发展，整个医疗技术领域呈现出勃勃生机，中国市场对呼吸机的需求量是巨大的。

图3显示了每两年国、内外关于呼吸机的申请量。国内关于呼吸机的申请量从2000-2015年期间平稳增长。这从一定程度上反映了中国的经济发展情况与世界卫生情况，如2001年中国加入世界贸易组织，经济发展有了质的飞跃，因此外国申请人在中国的申请和国际申请进入中国国家阶段的申请量开始逐年增加，因此造就了中国专利申请量在2001年以后呈逐年增长迅速的情况。而2009年的甲型H1N1流感在墨西哥暴发并迅速在全球范围内蔓延则导致了人们对呼吸机的大量需求。

在呼吸机技术相对成熟的机种上，国内的产品拥有物廉价美的优势，在小型医院以及一般病房运用比较多。图4显示了国内公司关于呼吸机专利的主要申请人，由图4可以看出，北京谊安医疗系统股份有限公司是国内最大的呼吸机生产商。但是其专利申请大部分为实用新型专利和外观设计专利，新颖性和创造性都有待提高。

在对国内主要申请人进行统计后，就主要申请人申请的相关专利进行了分析，针对呼吸机的发展状况，主要表现在以下几个方面进行改进：

2.2.1 对呼吸机部件进行改进

（1）如申请号为2011800401285的专利申请，其针对传统呼吸机在通气过程中无法满足患者想说话或舒适说话的现状进行改进，设计一种手动致动的交谈阀，在患者想要说话时，通过阀阻断呼吸气流，以克服现有技术中必须克服气体流的阻力来说话的缺点。

（2）对呼吸机上的加湿器进行改进：如申请号为2014100087043的专利申请，为实现快速加湿空气的目的，将加湿器中的腔室分为储液腔和加热腔，以在加热时仅对加热腔内的少量水加热;申请号为2015100116394的专利申请，则通过改进加湿器的结构，使其自由方便切换加湿或不加湿两种模式，而无需重新连接呼吸管路等非常繁琐的步骤;申请号为2014107637260的专利申请，则在加湿器上设置不同的阀门结构，以防止加湿器中的水回流到压力支持设备中。

（3）如申请号为2012800696962的专利申请，通过设计换向阀，以满足换向频率，从而，辅助患者呼吸和/或从患者的呼吸系统移除累积的分泌物。

2.2.2 对呼吸机的呼吸参数进行改进

如申请号为2013100149312的专利申请，通过血氧机和自患者界面产生的呼吸流体数据来更精确地判定脉搏传递时间，以更优化患者的闭环治疗;申请号为2012800660744的专利申请，则通过调节呼吸参数，使与普通呼吸率比较相对较高的频率和较短的脉冲持续时间，递送某个固定幅度突发的可呼吸气体的流，从而对受试者的肺部造成冲击。以对受试者的分泌物转移。

2.2.3 对呼吸机本身故障检测的改进

如申请号为2012105803002，针对现有的呼吸机故障报警单一性进行改进，通过加入显示器与主机的握手通讯，实现了当主机出现故障时，显示器报警，当 显示器出现故障时，主机报警，并且报警方式不同，以快速从报警信号判断是主机还是显示器出現的故障。

3 总结

随着呼吸机的迅猛发展，其多功能和经济性，引领未来呼吸机的发展走向。但是国内的呼吸机技术领域的创新度还不够。加大国内企业的科研投入、利用当前有利的时机，提高创新是未来国内呼吸机需要努力的方向。

【参考文献】

[1]黄玲，秦英智.呼吸机的发展应用现状，医疗装备，2005（1）.

[2]杨国忠.我国呼吸机发展现状及趋势，中国医疗器械信息，2008，14（1）.

[3]曹兴.呼吸机工作原理与基本临床应用，中国现代医学杂志，2010，20（16）.