專利名稱：渦輪式電動呼吸機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一種呼吸機，且更具體地，涉及一種渦輪式電動呼吸機。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的呼吸機中，氣動電控式呼吸機占市場份額的絕大部分，但是這種呼吸機 需要壓縮氣源，在偏遠地區(qū)或野外急救的情況下，這樣的呼吸機就很不方便，要么笨重，要 么氣源有限使用時間也有限。近年來，出現(xiàn)了一些電動呼吸機，其不需要壓縮氣源也可以工 作，比如汽缸活塞式、風(fēng)箱氣囊式、微泵微渦輪式電動呼吸機。其中，微泵微渦輪式電動呼吸 機是比較理想的，因為其體積小，成本相對低。目前市面上能夠用于治療的微渦輪式電動呼 吸機主要以進口為主，而且，這種呼吸機采用在渦輪前端進行空氣氧氣混合的方式。
圖1為現(xiàn)有微渦輪式電動呼吸機的簡化示意圖，參照圖1可知，空氣和氧氣按照所 需比例一起被吸入微渦輪2，然后在空氧混合室8充分混合后經(jīng)由微渦輪吸入后被輸送至 吸氣端12，進而進入病人端18。這種呼吸機的不足之處在于由于氧氣采用高壓氧氣，高壓 流經(jīng)常會造成渦輪損壞，而如果為保護渦輪免遭高壓氣體沖擊損壞的話，就必須限制高壓 氧氣的流速，這樣，在某些需要高氧濃度流速的情況下，病人無法獲得高濃度的氧。實際上， 這類呼吸機甚至難以達到80%以上的氧濃度，這樣就限制了使用。而且，在這種呼吸機的使 用中，經(jīng)常地，空氧混合后的混合氣體流速和流量很大， 一部分混合氣體無法經(jīng)由渦輪吸入 至吸氣端，因此，對空氣流量、氧氣流量的精確控制非常困難，且實際上在算法方面通常需 要進行修正。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題而提出本發(fā)明，且本發(fā)明的目的是提出一種渦輪式電動呼吸機， 其能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的問題。 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種渦輪式電動呼吸機，包括空氣入口 ；渦輪， 吸入經(jīng)由所述空氣入口進入的空氣；氧氣入口 ；空氧混合室，用于混合由所述渦輪吸入的 空氣以及經(jīng)由所述氧氣入口提供的氧氣；吸氣端，與所述空氧混合室相連通，以將混合后的 氣體輸送至終端，其特征在于，所述氧氣入口直接與所述空氧混合室相連通，以向所述空氧 混合室提供氧氣。 優(yōu)選地，在所述氧氣入口與所述空氧混合室之間連接有第一控制器，用于控制進 入所述空氧混合室的氧氣。 優(yōu)選地，所述第一控制器包括氧氣流量計和第一 比例閥。 優(yōu)選地，在所述渦輪與所述空氧混合室之間連接有第二控制器，用于控制進入所 述空氧混合室的空氣。 優(yōu)選地，所述第二控制器包括空氣流量計和第二比例閥。
優(yōu)選地，所述第二比例閥為電機驅(qū)動式切換閥。 優(yōu)選地，所述渦輪式電動呼吸機還包括安全吸氣口 ，所述安全吸氣口的一端與空氣相通，另一端連接至所述吸氣端。 優(yōu)選地，所述安全吸氣口的另一端經(jīng)由所述空氧混合室連接至所述吸氣端。
根據(jù)本發(fā)明的渦輪式電動呼吸機，由于氧氣不經(jīng)過渦輪吸入而是直接與空氧混合 室相連通，因而不會對渦輪造成任何損壞且可以在病人端獲得高氧濃度混合氣體；并且，由 于高壓氧氣是直接通入空氧混合室的，避免了一部分氣體被渦輪吸入的問題，從而通過簡 單的方法就能夠控制空氣和氧氣的流量，確保輸入到病人端的混合氣體的精確氧濃度。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的渦輪式電動呼吸機的結(jié)構(gòu)模塊的簡化示意圖；
圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例的渦輪式電動呼吸機的結(jié)構(gòu)模塊的簡化示意圖；以及
圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例的渦輪式電動呼吸機的工作原理示意圖，其中，實線代 表各模塊之間的氣路連接，而點劃線代表器件相互之間的信號傳輸。
具體實施例方式
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的渦輪式電動呼吸機100的結(jié)構(gòu)模塊圖，其中為了 清楚起見，僅示出了主要結(jié)構(gòu)模塊。參見圖2可知，該實施例的渦輪式電動呼吸機100主要 包括空氣入口 1 ;微渦輪2，將經(jīng)由空氣入口 1進入的空氣吸入到呼吸機100中；氧氣入口
17，向呼吸機100中提供高壓氧氣；空氧混合室8，由渦輪2吸入的空氣以及經(jīng)由氧氣入口 提供的高壓氧氣在該室8中進行充分混合；以及吸氣端12，其一端與該室8相連通，而另一 端與病人端18連通，從而為病人提供可吸入的混合氣體。為形成完整氣路，該圖中還示出 了構(gòu)成呼氣回路的結(jié)構(gòu)模塊，被微渦輪2吸入至空氧混合室8的低壓空氣的一部分經(jīng)過另 一氣路到達PEEP閥5，該PEEP閥5與呼氣閥20連接，用于控制與病人端18所連接的呼氣 閥20的通斷。 根據(jù)該實施例的微渦輪式電動呼吸機，由圖2可知，氧氣入口 17直接連接至空氧 混合室8，因此避免了對微渦輪造成損壞并且也易于進行氣體控制。 下面參照圖3進一步詳細描述根據(jù)本發(fā)明實施例的微渦輪式電動呼吸機的工作 過程和原理。 圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的微渦輪式電動呼吸機100的工作原理 圖。為了更好地進行說明，該圖中還示出了呼吸機中構(gòu)成呼吸回路的微渦輪控制板3、電路 控制板4以及各傳感器、流量計等元件。并且其中，實線代表各模塊之間的氣路連接，而點 劃線代表器件相互之間的信號傳輸。 空氣經(jīng)由空氣入口 1進入到微渦輪2中，微渦輪2將空氣吸入變成6Kpa左右的低 壓空氣并經(jīng)吸氣氣路輸送到閥6。該閥優(yōu)選為電機驅(qū)動式切換閥，其具有比例閥的功能，是 由步進電機控制驅(qū)動的大口徑閥，能夠滿足低壓氣體的流量需要。該閥6不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對 低壓空氣的通斷控制，也能對該低壓空氣的流量大小進行一定比例的調(diào)節(jié)控制。低壓空氣 通過該閥6進行一定控制后進入空氧混合室8。而空氣流量傳感器7則檢測從閥6輸送出 的低壓空氣的流量。在需要混氧的情況下，氧氣經(jīng)由氧氣入口 17和單向止回閥16通過比 例閥14，在電氣控制下按需要的流量進入空氧混合室8中并與空氣混合，其中，氧氣在進入 空氧混合室8之前還經(jīng)過氧氣流量傳感器13進行流量檢測，通過比例閥14和氧氣流量傳感器13的共同協(xié)作，能夠?qū)崿F(xiàn)氧濃度的調(diào)節(jié)和控制。而其中，氧傳感器9用于檢測空氧混 合室8中混合氣體的氧濃度，壓力傳感器15用于檢測空氧混合室8中混合氣體的壓力，即 吸氣壓。最后，混合后的氣體直接通過吸氣端12到達病人端18，完成吸氣過程。
從微渦輪2送出的低壓空氣還經(jīng)過另一控制氣路到達PEEP閥5，該PEEP閥是能夠 通過電路控制板4控制而進行壓力調(diào)節(jié)的閥。壓力調(diào)節(jié)后的空氣從PEEP閥5輸出到達呼 氣閥20。呼氣閥20的通斷由來自PEEP閥5的空氣控制，即在病人吸氣時，呼氣閥20受來 自PEEP閥5的空氣控制而與外界斷開，病人氣路中的氣體全部進入病人肺里。當(dāng)病人需要 呼氣時，呼氣閥20受來自PEEP閥5的空氣控制而與外界接通，病人呼出的氣體可以通過呼 氣閥20排出至外界?？刂芇EEP閥5的不同輸出氣體壓力，就能得到不同的PEEP(呼氣末 正壓)值。如圖3所示，呼氣閥20與兩個傳感器相連一個是壓力傳感器19，它是用來檢測 病人氣道壓力的傳感器；另一個是流量傳感器21，它是用來檢測病人呼出到呼吸機100外 的氣體流量的傳感器。 在該實施例中，微渦輪控制板3是專門用來控制微渦輪2的轉(zhuǎn)速及流量的。上述 所有的傳感器將采集到的信號傳輸?shù)诫娐房刂瓢?，通過微電腦計算處理后向相關(guān)執(zhí)行機 構(gòu)發(fā)出指令，其中，所有控制采用閉環(huán)調(diào)節(jié)。 為了在發(fā)生故障下病人的吸氣安全，根據(jù)該實施例的呼吸機還包括安全吸氣口 IO，該安全吸氣口 10的一端與外界相連通，另一端連接至吸氣端12。這樣，即使在呼吸機 100不輸出混合氣體的情況下，病人也可以通過安全吸氣口 10吸到外界空氣，從而不至于 引起窒息，其中單向膜片11對低壓空氣起到單向止回作用。 下面再次參照圖3簡單描述該呼吸機100在呼吸過程中對空氣和氧氣混合的控制 方法。 假設(shè)需要潮氣量為Vi毫升，體積氧濃度為c，需要的氧氣為x毫升，則它們之間的 關(guān)系滿足[X+ (Vi-x) X 21 % ] +Vi = c(其中，空氣中氧濃度為21 % );由此推導(dǎo)出所需 要的氧氣為x = [(c-21% )XVi] + (l-0.21)。
對氧氣的控制如下 氧流量傳感器13對比例閥14輸出的氧氣進行流量檢測，當(dāng)氧氣達到微電腦計算 的又=[(c-21%)XVi] + (l-0.21)流量時，由微電腦發(fā)出指令切斷比例閥14的輸出。同 時，對于比例閥14的輸出流速的控制，還需要根據(jù)用戶設(shè)置(或計算出)的吸氣時間，使比 例閥14在整個吸氣時間內(nèi)輸出的氧氣流量符合x = [(c-21% )XVi] + (l-0.21)。
相應(yīng)地，由微渦輪2產(chǎn)生的由閥6控制的空氣滿足Vi-x = [(l-c) XVi] + (1-0. 21)。因此，對空氣的控制如下 流量傳感器7對閥6輸出的低壓空氣進行流量檢測，當(dāng)空氣達到微電腦計算出的 空氣值[(l-c)XVi] + (l-0.21)時，由微電腦發(fā)出指令切斷閥6的輸出；同時，對于閥6的 輸出流速的控制，還需要根據(jù)用戶設(shè)置(或計算出)的吸氣時間，使閥6在整個吸氣時間內(nèi) 輸出的空氣流量符合值[(l-c) XVi] + (1-0. 21)。 根據(jù)本發(fā)明的渦輪式電動呼吸機，由于高壓氧氣是直接通入空氧混合室的，避免 了一部分氣體被渦輪吸入的問題，從而通過簡單的方法就能夠控制空氣和氧氣的流量，不 需要再對算法進行修正，而且通過該簡單方法能夠確保輸入到病人端的混合氣體的精確氧 濃度。
盡管已經(jīng)參照附圖和優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了說明，但顯然，對于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來說，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以對本發(fā)明作出各種更改和變化。 本發(fā)明的各種更改、變化由所附的權(quán)利要求書及其等同物的內(nèi)容涵蓋。
權(quán)利要求
一種渦輪式電動呼吸機(100)，包括空氣入口(1)；渦輪(2)，吸入經(jīng)由所述空氣入口(1)進入的空氣；氧氣入口(17)；空氧混合室(8)，用于混合由所述渦輪(2)吸入的空氣以及經(jīng)由所述氧氣入口(17)提供的氧氣；吸氣端(12)，與所述空氧混合室(8)相連通，以將混合后的氣體輸送至終端(18)，其特征在于，所述氧氣入口(17)直接與所述空氧混合室(8)相連通，以向所述空氧混合室(8)提供氧氣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的呼吸機(100)，其特征在于，在所述氧氣入口 (17)與所述空 氧混合室(8)之間連接有第一控制器，用于控制進入所述空氧混合室(8)的氧氣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的呼吸機(100)，其特征在于，所述第一控制器包括氧氣流量計 (13)和第一比例閥(14)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的呼吸機(100)，其特征在于，在所述渦輪(2)與所述空氧混合 室(8)之間連接有第二控制器，用于控制進入所述空氧混合室(8)的空氣。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的呼吸機(100)，其特征在于，所述第二控制器包括空氣流量計 (7)和第二比例閥(6)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的呼吸機(100)，其特征在于，所述第二比例閥(6)為電機驅(qū)動 式切換閥。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種渦輪式電動呼吸機，其包括空氣入口(1)；渦輪(2)，吸入經(jīng)由所述空氣入口(1)進入的空氣；氧氣入口(17)；空氧混合室(8)，用于混合由所述渦輪(2)吸入的空氣以及經(jīng)由所述氧氣入口(17)提供的氧氣；吸氣端(12)，與所述空氧混合室(8)相連通，以將混合后的混合氣體輸送至終端(18)，其特征在于，所述氧氣入口(17)直接與所述空氧混合室(8)相連通。根據(jù)本發(fā)明的電動呼吸機不會對渦輪造成任何損壞且可以在病人端獲得高氧濃度混合氣體；并且可以通過簡單的方法控制空氣和氧氣的流量，確保輸入到終端即病人端的混合氣體的精確氧濃度。
文檔編號A61M16/00GK101721767SQ200810225010
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月23日
發(fā)明者顏輝 申請人:北京誼安醫(yī)療系統(tǒng)股份有限公司