空气流量调节装置和呼吸机的制作方法

1.本技术涉及医疗器械领域，尤其涉及一种空气流量调节装置和具有所述空气流量调节装置的呼吸机。


背景技术：

2.呼吸机是如今医疗设备中最重要的设备之一。呼吸机工作时，需要将氧气和过滤过的空气按比例进行混合并输入人体。常规的呼吸机只能控制空气通道的开和关，但无法灵活、连续地控制过滤空气流量大小，不能满足医疗需求。


技术实现要素：

3.本技术提供了一种呼吸机的空气流量调节装置,呼吸机包括相连的混合腔结构和压缩装置，压缩装置用于使混合腔结构的混合腔内的气压为负压。
4.空气流量调节装置包括导通件和调节件，导通件包括通气阀嘴和弹性阀体；通气阀嘴用于与混合腔连通，以使过滤空气在压缩装置的作用下经由通气阀嘴进入混合腔；弹性阀体安装在通气阀嘴远离混合腔结构的一侧，弹性阀体能够膨胀与收缩。
5.其中，调节件包括第一接口，第二接口和第三接口；第一接口与弹性阀体连通；第二接口用于与大气连通；第三接口用于与混合腔连通；调节件用于使第二接口与第一接口连通，使第三接口与第一接口断开，以使弹性阀体膨胀并靠近通气阀嘴，以减小过滤空气进入通气阀嘴的流量；调节件还用于使第三接口与第一接口连通，使第二接口与第一接口断开，以使弹性阀体收缩并远离通气阀嘴，以增大过滤空气进入通气阀嘴的流量。
6.本技术的方案可以通过调节件控制进入或流出弹性阀体的气体的速度，以连续、灵活、准确地控制弹性阀体的体积大小，从而连续、灵活、准确地控制进入混合腔的过滤空气流量。
7.其中，调节件包括线圈绕组、第一活塞、第二活塞和电磁组件；第一活塞的相对两端分别连接线圈绕组与第二活塞，电磁组件用于通过电磁力驱动线圈绕组移动，使得线圈绕组带动第一活塞与第二活塞移动；第一活塞靠近第二接口，第二活塞靠近第三接口；第一活塞与第二活塞能在使第二接口与第一接口连通、使第三接口与第一接口断开的位置，以及使第三接口与第一接口连通、使第二接口与第一接口断开的位置之间移动。
8.其中，调节件包括弹性件，弹性件与第二活塞远离第一活塞的一端连接，弹性件用于向第二活塞提供弹力。
9.其中，弹性阀体是由柔性材料包围形成的空腔结构。
10.其中，柔性材料为硅胶材料或乳胶材料。
11.其中，弹性阀体内填充有回弹性填充材料。回弹性填充材料能够弹性收缩，为弹性阀体的体积变化提供回弹力，且具有有较高的压缩负荷比值，热老化、湿老化以及动力疲劳性都比较好，可以延长弹性阀体的使用寿命。
12.其中，通气阀嘴呈漏斗状，通气阀嘴的口径较小的一端靠近弹性阀体，通气阀嘴的
口径较大的一端用于与混合腔连通。
13.其中，导通件包括与通气阀嘴相连的安装壁，安装壁环绕于通气阀嘴的外周并围成导通腔，安装壁用于与混合腔结构连接；导通腔用于供过滤空气进入；在弹性阀体与通气阀嘴的口径较小的一端具有间距时，导通腔与通气阀嘴的口径较小的一端连通。
14.一种呼吸机，包括相连的混合腔结构和压缩装置，以及上述的空气流量调节装置；混合腔结构具有混合腔，混合腔与空气流量调节装置的第三接口以及通气阀嘴均连通；压缩装置与混合腔连通，压缩装置用于使混合腔内的气压为负压。
15.本技术的方案可以通过调节件控制进入或流出弹性阀体的气体的速度，以连续、灵活、准确地控制弹性阀体的体积大小，从而连续、灵活、准确地控制进入混合腔的过滤空气流量。
16.其中，呼吸机包括机架，机架具有机架通道，机架通道与空气流量调节装置的第一接口连通；空气流量调节装置的导通件位于机架与混合腔结构之间，导通件包括安装壁以及与安装壁相连的通气阀嘴，安装壁环绕于通气阀嘴的外周并围成导通腔，安装壁安装于机架，并与混合腔结构连接；导通腔用于供过滤空气进入；在弹性阀体与通气阀嘴具有间距时，导通腔与通气阀嘴连通；弹性阀体包括顶部、弹性伸缩部和弹性卡扣，弹性伸缩部连接于顶部和弹性卡扣之间，弹性伸缩部沿顶部的边缘环绕一周，顶部靠近通气阀嘴，弹性卡扣与机架形成可拆卸的卡扣连接；顶部、弹性伸缩部和弹性卡扣围成弹性阀体空腔，弹性阀体空腔与机架通道连通。
17.其中，呼吸机包括氧气流量调节装置，氧气流量调节装置与混合腔连通，氧气流量调节装置用于调节氧气进入混合腔的流量。
附图说明
18.为更清楚地阐述本实用新型的构造特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。
19.图1是本实用新型实施例的呼吸机的整机结构示意图；
20.图2是图1中的空气流量调节装置的结构示意图；
21.图3是图2中的调节件的第一种导通状态示意图；
22.图4是图2中的调节件的第二种导通状态示意图；
23.图5是图2中的调节件的第三种导通状态示意图；
24.图6是图1中的呼吸机的部分组件安装剖面图；
25.图7是图6中的弹性阀体结构示意图。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。
27.图1表示本实施例的呼吸机10的示意性结构框图。如图1所示，呼吸机10包括空气通道1、空气流量调节装置2、氧气通道3、氧气流量调节装置4、混合腔结构5和压缩装置6。
28.空气通道1为输送经过过滤的空气的通道，空气通道1可以连通能够提供过滤空气的气源。空气通道1内部可以呈大气压态，也即空气通道1内的气压可与大气压一致。
29.空气流量调节装置2的一端连通空气通道1，另一端连通下文将要说明的混合腔结构5。空气通道1输送的过滤空气，能够经空气流量调节装置2，进入混合腔结构5。在过滤空气进入混合腔结构5的过程中，空气流量调节装置2作为空气通道1的控制部件，用于调节过滤空气流量大小，从而使得进入混合腔结构5过滤空气的流量满足相应要求。
30.氧气通道3为输送氧气的通道，氧气通道3连接氧气气源。由于氧气气源可以为高压态(即氧气气源内的气压大于大气压)，因此氧气经过氧气通道3时，氧气通道3的内部气压可以大于大气压。
31.氧气流量调节装置4为调节氧气流量的部件。示意性的，氧气流量调节装置4可以为两位三通阀。氧气流量调节装置4的一端连接氧气通道3，另一端连接混合腔结构5。氧气通道3输送的氧气，能够经氧气流量调节装置4，进入混合腔结构5。氧气流量调节装置4能够调节氧气的流量大小，从而使得进入混合腔结构5氧气的流量满足相应要求。
32.混合腔结构5作为氧气和过滤空气混合的场所。混合腔结构5是空腔结构，混合腔结构5连通空气流量调节装置2和氧气流量调节装置4，使过滤空气和氧气能够流入混合腔结构5，并在混合腔结构5内充分混合。
33.压缩装置6连通混合腔结构5。压缩装置6用于调节混合腔结构5的内部气压，使得混合腔结构5内部呈负压状态，从而将过滤空气和氧气抽入混合腔结构5内。通过调节压缩装置6的工作状态，例如功率，可以改变过滤空气或氧气进入混合腔结构5的流量。压缩装置6还能够抽取混合腔结构5内的混合气体，并将混合气体进行压缩并输出至用户。示意性的，压缩装置6为涡轮风扇。
34.呼吸机10的工作原理为：
35.压缩装置6工作，使得混合腔结构5内部呈负压状态。此时，过滤空气就能通过空气通道1和空气流量调节装置2，被吸入到混合腔结构5中。其中，空气流量调节装置2对过滤空气的流量进行调节，例如空气流量调节装置2可以将过滤空气的流量调节为0、中间任意值或者最大值。
36.氧气通过氧气流量调节装置4，进入混合腔结构5中。其中，氧气流量调节装置4对氧气的流量进行调节，例如氧气流量调节装置4可以将氧气的流量调节为0、中间任意值或者最大值。
37.进入混合腔结构5的过滤空气与氧气混合，成为满足要求的混合气体。该混合气体被压缩装置6输出至用户。
38.常规呼吸机只能调节空气通道的开关状态，无法任意控制空气的流量大小，因此常规的呼吸机的流量调节功能有很大的局限性，不能满足医疗需求。
39.本实施例中，通过设计空气流量调节装置2和氧气流量调节装置4，可以使进入混合腔结构5的过滤空气和氧气的流量得到灵活调节，从而无需通过频繁调节压缩装置6的功率的方式来控制流量。
40.以上说明了呼吸机的框架结构以及工作原理，以下将对空气流量调节装置2进行详细的说明。
41.如图2所示，空气流量调节装置2可以包括调节件22和导通件21，二者相连。优选
的，调节件22可以为两位三通阀。
42.如图2和图3所示，调节件22可以包括第一接口221、第二接口222、第三接口223、活塞224、电磁组件225、线圈绕组226和弹性件227。
43.如图1～图3所示，第一接口221、第二接口222、第三接口223间隔分布。第一接口221用于连通导通件21。第二接口222用于连通大气，第二接口222内的气压为大气压态。第三接口223用于连通混合腔结构5，在混合腔结构5的负压作用下，第三接口223内的气压为负压态。
44.如图3所示，活塞224可以包括第一活塞224a和第二活塞224b，第一活塞224a和第二活塞224b可以刚性连接，二者的距离固定。第一活塞224a可靠近第二接口222，第二活塞224b可靠近第三接口223。活塞224可以运动至不同的位置，使得第一活塞224a与第二接口222的重叠面积，以及第二活塞224b与第三接口223的重叠面积发生改变，也即使得第二接口222与第三接口223的开口大小发生改变。
45.如图3所示，电磁组件225用于对线圈绕组226产生电磁作用，在电磁组件225上电时，电磁组件225产生的电磁力驱动线圈绕组226移动，例如在图3所示视角中，线圈绕组226能够沿水平方向运动。线圈绕组226可以与第一活塞224a连接。线圈绕组226能够向第一活塞224a施加力，从而带动活塞224移动。
46.如图3所示，弹性件227可以与第二活塞224b连接，弹性件227能够向第二活塞224b提供弹力，该弹力的方向可与线圈绕组226对第一活塞224a的力反向。弹性件227例如可以是弹簧。在其他实施例中，可以不设弹性件227。
47.调节件22的工作原理为：电磁组件225上电后，能够驱动线圈绕组226运动，从而带动活塞224运动，弹簧227对活塞224提供弹力，在线圈绕组226与弹簧227的共同作用下，活塞224能够稳定运动并保持在设定位置；电磁组件225掉电后，弹簧227回弹，使得活塞224回到默认位置。
48.如图3所示，当第一活塞224a在左端极限位置时，第二接口222与第一接口221连通，第二活塞224b位于第一接口221与第三接口223之间，使得第三接口223与第一接口221断开。因此第二接口222与第一接口221连成第一通道。由于第二接口222与第一接口221完全没有被遮挡，二者的开口面积最大，因此第二接口222与第一接口221连成的第一通道的口径最大，使得流经该第一通道的气体的流量最大。
49.如图4所示，当第一活塞224a移动至中间位置时，第三接口223与第一接口221保持断开。第二接口222的一部分被第一活塞224a遮挡，但第二接口222依然与第一接口221连通，但是此时第二接口222与第一接口221连成的第一通道的口径变小，使得流经该第一通道的气体的流量减小。可以理解的是，第二接口222被第一活塞224a遮挡的面积可以根据需要调整为任意值，因此第二接口222与第一接口221连成的第一通道的口径也可以是任意值，使得流经该第一通道的气体的流量可以任意值。
50.如图5所示，当第二活塞224b在右端极限位置时，第一活塞224a位于第二接口222与第一接口221之间，第二接口222与第一接口221断开。第三接口223与第一接口221连通，因此第三接口223与第一接口221连成第二通道。由于第三接口223与第一接口221完全没有被遮挡，二者的开口面积最大，因此第三接口223与第一接口221连成的第二通道的口径最大，使得流经该第二通道的气体的流量最大。
51.在其他实施例中，可以用其他方式替代电磁组件225、线圈绕组226和弹性件227，来调整第二接口222与第一接口221的连通和断开，以及第三接口223与第一接口221的连通和断开。本实施例中调节件22不局限于两位三通阀，任何可以实现控制弹性阀体211内部与空气，或弹性阀体211内部与混合腔5a通断的装置都在本实施例的范围内。
52.图6可以表示导通件21与呼吸机10中的其他部件的剖视组装结构。如图6所示，导通件21可以位于混合腔结构5与机架7之间。其中，混合腔结构5具有混合腔5a。机架7内有机架通道7a。
53.如图6所示，导通件21包括弹性阀体211和导通腔结构214。
54.如图6所示，导通腔结构214可以包括安装壁213和通气阀嘴212，安装壁213和通气阀嘴212可以相连，例如可以连为一体。安装壁213可以环绕一周(类似围成一整圈的围墙，下同)，并位于通气阀嘴212的外周。通气阀嘴212可环绕一周，并位于安装壁213的内侧。图6以虚线表示安装壁213和通气阀嘴212的界线，可以理解，该界线的位置仅仅是一种示意。
55.如图6所示，安装壁213可以安装机架7上，机架7对安装壁213进行承载。安装壁213远离安装机架7的一侧与混合腔结构5连接。安装壁213围成导通腔214a。结合图6与图1所示，导通腔214a可与空气通道1连通，过滤空气可经空气通道1进入到导通腔214a。
56.如图6所示，通气阀嘴212例如可以呈漏斗状，其横截面可以近似呈倒锥台形。通气阀嘴212围成通气阀嘴内腔212a。通气阀嘴212的漏斗状的小端(即口径较小的一端)可与导通腔214a连通或断开(下文将继续描述)。通气阀嘴212的漏斗状的大端(即口径较大的一端)与混合腔结构5的混合腔5a连通。在混合腔5a的负压作用下，通气阀嘴内腔212a也为负压态。
57.如图6所示，弹性阀体211可以安装在通气阀嘴212远离混合腔结构5的一侧，并与机架7连接。安装壁213可以围在弹性阀体211的外周，安装壁213可与弹性阀体211具有间隔。
58.如图6和图7所示，弹性阀体211可以是空心的回转体，其可以包括顶部211a、弹性伸缩部211b、弹性卡扣211c，弹性伸缩部211b连接顶部211a与弹性卡扣211c。其中，图6中用虚线表示顶部211a与弹性伸缩部211b的界线，用虚线表示弹性伸缩部211b与弹性卡扣211c的界线，可以理解的是，这仅仅是一种示意。
59.如图6和图7所示，顶部211a可以近似为实心圆柱体结构，顶部211a朝向通气阀嘴212。弹性伸缩部211b可以沿顶部211a的边缘环绕一周。弹性伸缩部211b的横截面(如图6所示的横截面)形状可以近似为弧形。弹性卡扣211c可以沿弹性伸缩部211b的边缘环绕一周，其横截面(如图6所示的横截面)形状可以近似为l形。弹性卡扣211c可与机架7形成卡扣连接，从而使弹性阀体211安装于机架7。该卡扣连接是一种可拆卸连接，便于弹性阀体211的维修与更换。
60.如图6所示，本实施例中，弹性阀体211的顶部211a、弹性伸缩部211b和弹性卡扣211c可以围成弹性阀体空腔211d。在其他实施例中，弹性阀体211的弹性阀体空腔211d内也可以填充回弹性填充物，该回弹性填充物可以是高回弹海绵。该高回弹性海绵能够弹性收缩，为弹性阀体211的体积变化提供回弹力，且具有较高的压缩负荷比值，热老化、湿老化以及动力疲劳性都比较好，可以延长弹性阀体211的使用寿命。
61.如图6所示，弹性阀体空腔211d与机架7的机架通道7a连通。机架通道7a又与调节
件22的第一接口221连通。因此，弹性阀体空腔211d通过机架通道7a与第一接口221连通。
62.本实施例中，弹性阀体211例如可以由柔性材料制造，使得弹性阀体211的弹性阀体空腔211d能够弹性膨胀和收缩。优选的，柔性材料可以是硅胶膜片。
63.本实施例中，通过控制弹性阀体211的体积，能够控制空气流量大小。具体的原理为：
64.当调节件22的第一接口221与第三接口223连通时，弹性阀体211的弹性阀体空腔211d通过第一接口221与第三接口223连通。如图6所示，由于第三接口223连通负压态的混合腔结构5，因此弹性阀体空腔211d的内部为负压态，弹性阀体空腔211d将会收缩，弹性伸缩部211b将会向远离混合腔结构5的方向运动，使得弹性阀体211的顶部211a与通气阀嘴212分离。此时，导通腔214a与通气阀嘴内腔212a连通，因而导通腔214a通过通气阀嘴内腔212a与混合腔5a连通。由于通气阀嘴内腔212a与混合腔5a为负压态，在负压的作用下，导通腔212a内的过滤空气将被吸入混合腔5a。
65.当调节件22的第一接口221与第二接口222连通时，弹性阀体211的弹性阀体空腔211d通过第一接口221与第二接口222连通。如图6所示，由于第二接口222连通大气，因此弹性阀体空腔211d内部为大气压态，弹性阀体空腔211d将会膨胀，弹性伸缩部211b将会向靠近混合腔结构5的方向运动。极限情况下，弹性阀体211的顶部211a会与通气阀嘴212接触。此时，导通腔214a与通气阀嘴内腔212a断开，因而导通腔212a与混合腔5a断开，使得导通腔212a内的过滤空气无法进入混合腔5a。
66.由此可见，通过控制弹性阀体211的顶部211a与通气阀嘴212的距离的大小，可以控制过滤空气进入混合腔5a流量的大小。弹性阀体211的体积收缩的越小，顶部211a与通气阀嘴212距离越大，过滤空气进入混合腔5a的流量越大。极限情况是，弹性阀体211体积收缩至最小值，使得过滤空气能以最大流量进入混合腔5a。
67.反之，弹性阀体211体积膨胀的越大，顶部211a与通气阀嘴212距离越小，过滤空气进入混合腔5a的流量越小。极限情况是，弹性阀体211体积膨胀至将通气阀嘴212的通气阀嘴内腔212a完全堵塞，导致进入混合腔5a过滤空气的流量为零。
68.上文已经说明，可以通过控制调节件22中的活塞224的位置，来控制第二接口222和第三接口223的开口大小。容易理解，第三接口223的开口大小变化时，进入弹性阀体空腔211d的空气流量将变化，使得弹性阀体空腔211d的膨胀速度发生变化。同理，第二接口222的开口大小变化时，进入弹性阀体空腔211d的空气流量将变化，使得弹性阀体空腔211d的收缩速度发生变化。
69.因此，本实施例的方案可以通过调节件22控制进入或流出弹性阀体211的气体的速度，以连续、灵活、准确地控制弹性阀体211的体积大小，从而连续、灵活、准确地控制进入混合腔5a过滤空气的流量。
70.本实施例中，弹性阀体211能够在调节件22的控制下，调整弹性阀体211与通气阀嘴212的相对位置，从而能够调节通气阀嘴212过滤空气的流量。此种设计可以使得压缩装置6处于稳定的工作功率，无需频繁的改变工作功率以调节气阀嘴212过滤空气的流量，因而能够减少压缩装置6的功耗、噪音和热量损耗。另外，本实施例的的空气流量调节装置2体积极小、功耗较低、成本较低。
71.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何
熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。