專利名稱：電磁控制三通流量閥及醫(yī)用呼吸機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)用呼吸器械，尤其涉及一種電磁控制三通流量閥及醫(yī)用呼吸機(jī)。
背景技術(shù)：
無(wú)創(chuàng)正壓通氣(NPPV)是一種有助于治療慢性阻塞性肺疾病(COPD)的有效方法。 無(wú)創(chuàng)正壓通氣技術(shù)是指，在沒(méi)有植入人工氣道的情況下通過(guò)醫(yī)用呼吸機(jī)和經(jīng)鼻面罩對(duì)COPD 患者進(jìn)行正壓通氣治療。其醫(yī)用呼吸機(jī)可按照預(yù)設(shè)的壓力值對(duì)經(jīng)鼻面罩中的壓力進(jìn)行自動(dòng)控制。若將壓力設(shè)定為雙水平的形式，即吸氣壓力和呼氣壓力，那么正壓通氣在患者吸氣和由于肺部反沖而被動(dòng)呼氣時(shí)將向患者提供幫助。
現(xiàn)有的呼吸機(jī)使用三種技術(shù)對(duì)輸出壓力進(jìn)行控制
第一種是在吸氣和呼氣時(shí)使用風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)壓力；第二種是使用比例閥，通過(guò)控制閥門(mén)開(kāi)啟調(diào)節(jié)壓力；第三種是使用壓力閥，通過(guò)控制漏氣量對(duì)輸出壓力進(jìn)行控制。
上述現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺點(diǎn)
對(duì)于通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)來(lái)控制壓力的方法，好的壓力響應(yīng)能力和可靠性取決于電機(jī)軸承技術(shù)、風(fēng)機(jī)的電源管理及系統(tǒng)中的摩擦穩(wěn)定性，而這些因素的一致性和穩(wěn)定性都較差；第二個(gè)方法通過(guò)對(duì)風(fēng)機(jī)和比例閥同時(shí)調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制壓力的目標(biāo)，因此當(dāng)系統(tǒng)受到病人咳嗽減壓或任何其他干擾時(shí)，難以對(duì)壓力進(jìn)行精確控制；利用第三種方法進(jìn)行壓力控制的系統(tǒng)存在漏氣，因此整體效率低，而且運(yùn)行噪音較大。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠分別控制吸氣和呼氣壓力和流量，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、控制精確的電磁控制三通流量閥及醫(yī)用呼吸機(jī)。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明的電磁控制三通流量閥，包括殼體，所述殼體上設(shè)有三個(gè)氣體端口，分別為氣源口、釋放口和呼吸口，所述氣源口與呼吸口之間設(shè)置有吸氣閥門(mén)，所述呼吸口與釋放口之間設(shè)置有呼氣閥門(mén)，且所述吸氣閥門(mén)和呼氣閥門(mén)以聯(lián)動(dòng)關(guān)系進(jìn)行調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的醫(yī)用呼吸機(jī)，該醫(yī)用呼吸機(jī)連接有上述的電磁控制三通流量閥，該醫(yī)用呼吸機(jī)的風(fēng)機(jī)出風(fēng)口與所述電磁控制三通流量閥氣源口連接。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的電磁控制三通流量閥及醫(yī)用呼吸機(jī)，由于電磁控制三通流量閥的氣源口與呼吸口之間設(shè)置有吸氣閥門(mén)，呼吸口與釋放口之間設(shè)置有呼氣閥門(mén)，且吸氣閥門(mén)和呼氣閥門(mén)以聯(lián)動(dòng)關(guān)系進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以同步改變吸氣閥門(mén)和呼氣閥門(mén)的開(kāi)啟程度，分別控制吸氣和呼氣的壓力和流量，在吸氣和呼氣階段維持適當(dāng)壓力和流量，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)水平壓力輸出，以達(dá)到最佳的壓力，使用方便、控制精確、效率高、運(yùn)行噪音低。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的電磁控制三通流量閥的整體結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的電磁控制三通流量閥的切面結(jié)構(gòu)示意圖3A、圖3B、圖3C、圖3D為本發(fā)明的具體實(shí)施例中固定筒的整體結(jié)構(gòu)示意圖4A、圖4B、圖4C、圖4D為本發(fā)明的具體實(shí)施例中滑動(dòng)筒的整體結(jié)構(gòu)示意圖5A、圖5B、圖5C、圖5D為本發(fā)明的具體實(shí)施例中固定筒和滑動(dòng)筒相對(duì)位置示意圖6為本發(fā)明的具體實(shí)施例中重合面積隨固定筒和滑動(dòng)筒相對(duì)位置變化時(shí)的曲線. ，
圖7為本發(fā)明的具體實(shí)施例中固定筒、滑動(dòng)筒、彈簧片和驅(qū)動(dòng)器的組裝狀態(tài)示意圖8為本發(fā)明的具體實(shí)施例中阻尼彈簧片的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
本發(fā)明的電磁控制三通流量閥，其較佳的具體實(shí)施方式
是
包括殼體，所述殼體上設(shè)有三個(gè)氣體端口，分別為氣源口、釋放口和呼吸口，所述氣源口與呼吸口之間設(shè)置有吸氣閥門(mén)，所述呼吸口與釋放口之間設(shè)置有呼氣閥門(mén)，且所述吸氣閥門(mén)和呼氣閥門(mén)以聯(lián)動(dòng)關(guān)系進(jìn)行調(diào)節(jié)。
所述吸氣閥門(mén)和呼氣閥門(mén)連接有電磁驅(qū)動(dòng)器，該電磁驅(qū)動(dòng)器提供線性驅(qū)動(dòng)控制， 用于同步調(diào)節(jié)所述吸氣閥門(mén)和呼氣閥門(mén)的開(kāi)啟程度。
所述吸氣閥門(mén)和呼氣閥門(mén)均為鏤空?qǐng)A筒嵌套結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括嵌套在一起的固定筒和滑動(dòng)筒，所述固定筒和滑動(dòng)筒的一端開(kāi)口、另一端封閉，其側(cè)壁上分別設(shè)有鏤空的通孔；
所述吸氣閥門(mén)的固定筒和所述呼氣閥門(mén)的固定筒均與所述殼體固定連接，所述吸氣閥門(mén)的滑動(dòng)筒和所述呼氣閥門(mén)的滑動(dòng)筒均與所述電磁驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)軸連接，用于控制所述吸氣閥門(mén)的滑動(dòng)筒和所述呼氣閥門(mén)的滑動(dòng)筒的聯(lián)動(dòng)同步運(yùn)動(dòng)。
吸氣閥門(mén)的滑動(dòng)筒和呼氣閥門(mén)的滑動(dòng)筒與所述電磁驅(qū)動(dòng)器的主動(dòng)軸連接后，其整體通過(guò)阻尼彈簧片與所述殼體連接。
所述固定筒的側(cè)壁上周向均勻分布有四條矩形通孔，所述滑動(dòng)筒的側(cè)壁上設(shè)有周向均勻分布的兩條等腰三角形通孔，且等腰三角形的頂角指向滑動(dòng)筒的開(kāi)口端；
所述吸氣閥門(mén)和呼氣閥門(mén)的開(kāi)啟程度由所述矩形通孔和等腰三角形通孔的重疊程度決定。
彈簧片外側(cè)有固定孔，用于固定連接，彈簧片中部為鏤空結(jié)構(gòu)，該鏤空結(jié)構(gòu)即能提供所需的阻尼彈力，又能作為氣體流通的窗口。
本發(fā)明的醫(yī)用呼吸機(jī)，其較佳的具體實(shí)施方式
是
該醫(yī)用呼吸機(jī)連接有上述的電磁控制三通流量閥，該醫(yī)用呼吸機(jī)的風(fēng)機(jī)出風(fēng)口與所述電磁控制三通流量閥氣源口連接。
所述電磁控制三通流量閥的釋放口與醫(yī)用呼吸機(jī)的電機(jī)進(jìn)氣道連接。
所述電磁控制三通流量閥的呼吸口連接有氣流傳感器，所述氣流傳感器與所述電磁驅(qū)動(dòng)器的控制單元電連接。
本發(fā)明所述的電磁控制三通流量閥，其吸氣閥門(mén)和呼氣閥門(mén)為鏤空?qǐng)A筒嵌套結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)包括固定筒和滑動(dòng)筒，其中滑動(dòng)筒與獨(dú)立的電磁驅(qū)動(dòng)器連接，以控制固定筒與滑動(dòng)筒之間的相對(duì)位置。吸氣閥門(mén)的固定筒和呼氣閥門(mén)的固定筒與電磁控制三通流量閥的外殼連接；吸氣閥門(mén)的滑動(dòng)筒和呼氣閥門(mén)的滑動(dòng)筒與電磁驅(qū)動(dòng)器連接后，其整體通過(guò)阻尼彈簧片與電磁控制三通流量閥的外殼連接。醫(yī)用呼吸機(jī)連接有上述的電磁控制三通流量閥后，電磁驅(qū)動(dòng)器可以同步改變吸氣閥門(mén)和呼氣閥門(mén)的開(kāi)啟程度，分別控制吸氣和呼氣的壓力和流量，在吸氣和呼氣階段維持適當(dāng)壓力和流量，使用電磁控制三通流量閥實(shí)現(xiàn)兩個(gè)水平壓力輸出，以達(dá)到最佳的壓力，使用方便、控制精確、效率高、運(yùn)行噪音低。
下面通過(guò)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作原理進(jìn)行詳細(xì)的描述
電磁控制三通流量閥的具體實(shí)施例
如圖1、圖2所示，包括氣源口 1、釋放口 3和呼吸口 2，氣源口 1與呼吸口 2之間設(shè)置有吸氣閥門(mén)5，呼吸口 2與釋放口 3之間設(shè)置有呼氣閥門(mén)6，吸氣閥門(mén)5和呼氣閥門(mén)6連接有電磁驅(qū)動(dòng)器4;
電磁驅(qū)動(dòng)器4可以同步控制吸氣閥門(mén)5和呼氣閥門(mén)6的開(kāi)啟程度，從而對(duì)氣源口 1與呼吸口 2之間的氣阻以及呼吸口 2與釋放口 3之間的氣阻進(jìn)行同步控制；
吸氣閥門(mén)5和呼氣閥門(mén)6的結(jié)構(gòu)特征相同，為鏤空?qǐng)A筒嵌套結(jié)構(gòu)；該結(jié)構(gòu)包括固定筒7和滑動(dòng)筒8，其上有鏤空特征。
如圖3A、3B、3C、3D所示，本實(shí)施例中的固定筒7，其上具有周向均勻分布的四條矩形鏤空特征9 ；
如圖4A、4B、4C、4D所示，本實(shí)施例中的滑動(dòng)筒8，其上具有周向均勻分布的兩條等腰三角形鏤空特征10，且等腰三角形的頂角指向滑動(dòng)筒8的開(kāi)口端；
上述吸氣閥門(mén)5和呼氣閥門(mén)6的開(kāi)啟程度是由固定筒7和滑動(dòng)筒8的相對(duì)位置決定的。
如圖5A、5B、5C、5D、圖6所示，為本實(shí)施例固定筒7和滑動(dòng)筒8相對(duì)位置示意圖，隨著兩筒嵌套程度的不同，分為A、B、C、D四個(gè)特征位置，其中A的嵌套程度最大，D的嵌套程度最??；圖5A中滑動(dòng)筒8完全嵌套在固定筒7外，此時(shí)固定筒7上的矩形鏤空特征9與滑動(dòng)筒8上的等腰三角形鏤空特征10的重合面積最大，對(duì)應(yīng)于圖6中的位置A ；圖5B中滑動(dòng)筒8稍抽離固定筒7，此時(shí)固定筒7上的矩形鏤空特征9與滑動(dòng)筒8上的等腰三角形鏤空特征10的重合面積減小，對(duì)應(yīng)于圖6中的位置B ；當(dāng)滑動(dòng)筒8進(jìn)一步稍抽離固定筒7，至圖5C 所示狀態(tài)時(shí)，兩筒的重合面積降至最低，對(duì)應(yīng)于圖6中的位置C ；在滑動(dòng)筒8由圖5C狀態(tài)進(jìn)一步稍抽離固定筒7至圖5D狀態(tài)的過(guò)程中，重合面積保持最低值不變，即圖6中的⑶段；
本實(shí)施例中固定筒7與電磁控制三通流量閥的外殼連接，當(dāng)滑動(dòng)筒8的位置改變時(shí)，兩筒鏤空區(qū)域的重合面積會(huì)按照?qǐng)D6的規(guī)律發(fā)生連續(xù)的變化，使得吸氣閥門(mén)5和呼氣閥門(mén)6的開(kāi)啟程度發(fā)生連續(xù)變化。
如圖7所示，吸氣閥門(mén)的滑動(dòng)筒8-1和呼氣閥門(mén)的滑動(dòng)筒8-2與電磁驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)線圈12通過(guò)連接軸15連接后，其整體通過(guò)兩片阻尼彈簧片11與電磁控制三通流量閥的外殼連接。驅(qū)動(dòng)線圈12通電后所產(chǎn)生的電磁推力或拉力會(huì)使彈簧片變形，使兩滑動(dòng)筒8的位置發(fā)生改變，從而改變吸氣閥門(mén)5和呼氣閥門(mén)6的開(kāi)啟程度。
如圖8所示，彈簧片外側(cè)有固定孔13，其中可穿過(guò)固定螺絲與三通流量閥的外殼相連接。彈簧片中部為鏤空結(jié)構(gòu)14，該鏤空結(jié)構(gòu)即可提供所需的阻尼彈力，也可作為氣體流通的窗口。由呼吸口進(jìn)入的氣體，可以通過(guò)該窗口由排氣口排出。
結(jié)合本實(shí)施例，對(duì)該電磁控制三通流量閥提供雙水平壓力(即吸氣壓力和呼氣壓力)時(shí)的動(dòng)作原理進(jìn)一步描述為
氣體由醫(yī)用呼吸機(jī)中的風(fēng)機(jī)提供，自氣源口 1進(jìn)入電磁控制三通流量閥；
需由呼吸口 2提供吸氣壓力時(shí)，向驅(qū)動(dòng)線圈12施加電流，使得驅(qū)動(dòng)線圈12受到電磁力的作用，并通過(guò)連接軸15使吸氣閥門(mén)的滑動(dòng)筒8-1和呼氣閥門(mén)的滑動(dòng)筒8-2向靠近氣源口 1的方向移動(dòng)。此時(shí)，吸氣閥門(mén)5的開(kāi)啟狀態(tài)處于圖6中的AC段，呼氣閥門(mén)6的開(kāi)啟狀態(tài)處于圖6中的CD段。處于CD段的呼氣閥6的重合面積最小，為截流狀態(tài)，基本上“截?cái)嗔恕焙粑?2和釋放口 3之間通路。通過(guò)改變驅(qū)動(dòng)電流，精確控制吸氣閥5在AC段的重合面積。對(duì)于閉環(huán)控制的呼吸機(jī)系統(tǒng)，根據(jù)呼吸口 2外氣流傳感器的反饋信號(hào)，可以對(duì)施加電流進(jìn)行調(diào)整，可在呼吸口 2處得到穩(wěn)定的目標(biāo)吸氣壓力。
需由呼吸口 2提供呼氣壓力時(shí)，向驅(qū)動(dòng)線圈12施加反向電流，使吸氣閥門(mén)的滑動(dòng)筒8-1和呼氣閥門(mén)的滑動(dòng)筒8-2向遠(yuǎn)離氣源口 1的方向移動(dòng)。此時(shí)，吸氣閥門(mén)5的開(kāi)啟狀態(tài)處于圖6中的CD段，呼氣閥門(mén)6的開(kāi)啟狀態(tài)處于圖6中的AC段。處于CD段的吸氣閥5 的重合面積最小，為截流狀態(tài)，基本上“截?cái)嗔恕睔庠纯?1和呼吸口 2之間通路，使風(fēng)機(jī)提供的氣體無(wú)法進(jìn)入電磁控制三通流量閥?；颊吆魵鈺r(shí)，肺部排氣產(chǎn)生的輸出壓力可以通過(guò)改變呼氣閥6在AC段的重合面積進(jìn)行精確控制。對(duì)于閉環(huán)控制的呼吸機(jī)系統(tǒng)，根據(jù)呼吸口 2 外氣流傳感器的反饋信號(hào)，可以對(duì)施加的反向電流進(jìn)行調(diào)整，可在呼吸口 2處得到穩(wěn)定的目標(biāo)呼氣壓力。
本發(fā)明的電磁控制三通流量閥中，驅(qū)動(dòng)器的裝配未使用軸承，從而消除了系統(tǒng)摩擦，允許閥門(mén)的快速響應(yīng)和無(wú)摩擦。驅(qū)動(dòng)器是一個(gè)力平衡器，通過(guò)電流來(lái)平衡彈簧片的變形后的回彈力，用于控制吸氣和呼氣的壓力。采用傳統(tǒng)的控制器(如比例和積分(PI)控制器)或線性的開(kāi)環(huán)控制，該系統(tǒng)有能力保持壓力。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電磁控制三通流量閥，包括殼體，其特征在于，所述殼體上設(shè)有三個(gè)氣體端口， 分別為氣源口、釋放口和呼吸口，所述氣源口與呼吸口之間設(shè)置有吸氣閥門(mén)，所述呼吸口與釋放口之間設(shè)置有呼氣閥門(mén)，且所述吸氣閥門(mén)和呼氣閥門(mén)以聯(lián)動(dòng)關(guān)系進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁控制三通流量閥，其特征在于，所述吸氣閥門(mén)和呼氣閥門(mén)連接有電磁驅(qū)動(dòng)器，該電磁驅(qū)動(dòng)器提供線性驅(qū)動(dòng)控制，用于同步調(diào)節(jié)所述吸氣閥門(mén)和呼氣閥門(mén)的開(kāi)啟程度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁控制三通流量閥，其特征在于，所述吸氣閥門(mén)和呼氣閥門(mén)均為鏤空?qǐng)A筒嵌套結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括嵌套在一起的固定筒和滑動(dòng)筒，所述固定筒和滑動(dòng)筒的一端開(kāi)口、另一端封閉，其側(cè)壁上分別設(shè)有鏤空的通孔；所述吸氣閥門(mén)的固定筒和所述呼氣閥門(mén)的固定筒均與所述殼體固定連接，所述吸氣閥門(mén)的滑動(dòng)筒和所述呼氣閥門(mén)的滑動(dòng)筒均與所述電磁驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)軸連接，用于控制所述吸氣閥門(mén)的滑動(dòng)筒和所述呼氣閥門(mén)的滑動(dòng)筒的聯(lián)動(dòng)同步運(yùn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁控制三通流量閥，其特征在于，吸氣閥門(mén)的滑動(dòng)筒和呼氣閥門(mén)的滑動(dòng)筒與所述電磁驅(qū)動(dòng)器的主動(dòng)軸連接后，其整體通過(guò)阻尼彈簧片與所述殼體連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁控制三通流量閥，其特征在于，所述固定筒的側(cè)壁上周向均勻分布有四條矩形通孔，所述滑動(dòng)筒的側(cè)壁上設(shè)有周向均勻分布的兩條等腰三角形通孔，且等腰三角形的頂角指向滑動(dòng)筒的開(kāi)口端；所述吸氣閥門(mén)和呼氣閥門(mén)的開(kāi)啟程度由所述矩形通孔和等腰三角形通孔的重疊程度決定。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的阻尼彈簧片，其特征在于，彈簧片外側(cè)有固定孔，用于固定連接，彈簧片中部為鏤空結(jié)構(gòu)，該鏤空結(jié)構(gòu)即能提供所需的阻尼彈力，又能作為氣體流通的窗
7.一種醫(yī)用呼吸機(jī)，其特征在于，該醫(yī)用呼吸機(jī)連接有權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的電磁控制三通流量閥，該醫(yī)用呼吸機(jī)的風(fēng)機(jī)出風(fēng)口與所述電磁控制三通流量閥氣源口連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的醫(yī)用呼吸機(jī)，其特征在于，所述電磁控制三通流量閥的釋放口與醫(yī)用呼吸機(jī)的電機(jī)進(jìn)氣道連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的醫(yī)用呼吸機(jī)，其特征在于，所述電磁控制三通流量閥的呼吸口連接有氣流傳感器，所述氣流傳感器與所述電磁驅(qū)動(dòng)器的控制單元電連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電磁控制三通流量閥及醫(yī)用呼吸機(jī)，電磁控制三通流量閥包括氣源口、釋放口和呼吸口。氣源口與呼吸口之間設(shè)置有吸氣閥門(mén)，呼吸口與釋放口之間設(shè)置有呼氣閥門(mén)，吸氣閥門(mén)和呼氣閥門(mén)以聯(lián)動(dòng)關(guān)系進(jìn)行調(diào)節(jié)，吸氣閥門(mén)和呼氣閥門(mén)均為鏤空?qǐng)A筒嵌套結(jié)構(gòu)，包括嵌套在一起的固定筒和滑動(dòng)筒，吸氣閥門(mén)和呼氣閥門(mén)的滑動(dòng)筒連接有電磁驅(qū)動(dòng)器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)吸氣閥門(mén)和呼氣閥門(mén)開(kāi)啟程度的同步控制。醫(yī)用呼吸機(jī)連接有上述的電磁控制三通流量閥后，可以通過(guò)調(diào)節(jié)吸氣閥門(mén)和呼氣閥門(mén)的開(kāi)啟程度，對(duì)吸氣和呼氣的壓力和流量進(jìn)行控制，從而在吸氣和呼氣階段維持適當(dāng)壓力或流量，實(shí)現(xiàn)醫(yī)用呼吸機(jī)雙水平的壓力控制和流量控制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、控制精確、節(jié)省功耗。
文檔編號(hào)A61M16/00GK102500030SQ20111031046
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者丁勃, 張曉民, 鄧希光 申請(qǐng)人:蘇州凱迪泰醫(yī)學(xué)科技有限公司