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。 無創(chuàng)正壓通氣技術(shù)是指，在沒有植入人工氣道的情況下通過醫(yī)用呼吸機(jī)和經(jīng)鼻面罩對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，通過控制閥門開啟調(diào)節(jié)壓力；第三種是使用壓力閥，通過控制漏氣量對輸出壓力進(jìn)行控制。
上述現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺點(diǎn)
對于通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)來控制壓力的方法，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)方法通過對風(fēng)機(jī)和比例閥同時(shí)調(diào)節(jié)來實(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，所述呼吸口與釋放口之間設(shè)置有呼氣閥門，且所述吸氣閥門和呼氣閥門以聯(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，呼吸口與釋放口之間設(shè)置有呼氣閥門，且吸氣閥門和呼氣閥門以聯(lián)動(dòng)關(guān)系進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以同步改變吸氣閥門和呼氣閥門的開啟程度，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，所述呼吸口與釋放口之間設(shè)置有呼氣閥門，且所述吸氣閥門和呼氣閥門以聯(lián)動(dòng)關(guān)系進(jìn)行調(diào)節(jié)。
所述吸氣閥門和呼氣閥門連接有電磁驅(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)所述吸氣閥門和呼氣閥門的開啟程度。
所述吸氣閥門和呼氣閥門均為鏤空圓筒嵌套結(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；
所述吸氣閥門的固定筒和所述呼氣閥門的固定筒均與所述殼體固定連接，所述吸氣閥門的滑動(dòng)筒和所述呼氣閥門的滑動(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的滑動(dòng)筒和所述呼氣閥門的滑動(dòng)筒的聯(lián)動(dòng)同步運(yùn)動(dòng)。
吸氣閥門的滑動(dòng)筒和呼氣閥門的滑動(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)筒的開口端；
所述吸氣閥門和呼氣閥門的開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，其吸氣閥門和呼氣閥門為鏤空圓筒嵌套結(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)筒之間的相對位置。吸氣閥門的固定筒和呼氣閥門的固定筒與電磁控制三通流量閥的外殼連接；吸氣閥門的滑動(dòng)筒和呼氣閥門的滑動(dòng)筒與電磁驅(qū)動(dòng)器連接后，其整體通過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和呼氣閥門的開啟程度，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。
下面通過具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對本發(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5，呼吸口 2與釋放口 3之間設(shè)置有呼氣閥門6，吸氣閥門5和呼氣閥門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5和呼氣閥門6的開啟程度，從而對氣源口 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5和呼氣閥門6的結(jié)構(gòu)特征相同，為鏤空圓筒嵌套結(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的開口端；
上述吸氣閥門5和呼氣閥門6的開啟程度是由固定筒7和滑動(dòng)筒8的相對位置決定的。
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)按照圖6的規(guī)律發(fā)生連續(xù)的變化，使得吸氣閥門5和呼氣閥門6的開啟程度發(fā)生連續(xù)變化。
如圖7所示，吸氣閥門的滑動(dòng)筒8-1和呼氣閥門的滑動(dòng)筒8-2與電磁驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)線圈12通過連接軸15連接后，其整體通過兩片阻尼彈簧片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5和呼氣閥門6的開啟程度。
如圖8所示，彈簧片外側(cè)有固定孔13，其中可穿過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，可以通過該窗口由排氣口排出。
結(jié)合本實(shí)施例，對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，并通過連接軸15使吸氣閥門的滑動(dòng)筒8-1和呼氣閥門的滑動(dòng)筒8-2向靠近氣源口 1的方向移動(dòng)。此時(shí)，吸氣閥門5的開啟狀態(tài)處于圖6中的AC段，呼氣閥門6的開啟狀態(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，使吸氣閥門的滑動(dòng)筒8-1和呼氣閥門的滑動(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5的開啟狀態(tài)處于圖6中的CD段，呼氣閥門6的開啟狀態(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改變呼氣閥6在AC段的重合面積進(jìn)行精確控制。對于閉環(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，允許閥門的快速響應(yīng)和無摩擦。驅(qū)動(dòng)器是一個(gè)力平衡器，通過電流來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)或線性的開環(huán)控制，該系統(tǒng)有能力保持壓力。結(jié)構(gòu)簡單，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，所述呼吸口與釋放口之間設(shè)置有呼氣閥門，且所述吸氣閥門和呼氣閥門以聯(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，所述吸氣閥門和呼氣閥門連接有電磁驅(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)所述吸氣閥門和呼氣閥門的開啟程度。
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，所述吸氣閥門和呼氣閥門均為鏤空圓筒嵌套結(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；所述吸氣閥門的固定筒和所述呼氣閥門的固定筒均與所述殼體固定連接，所述吸氣閥門的滑動(dòng)筒和所述呼氣閥門的滑動(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的滑動(dòng)筒和所述呼氣閥門的滑動(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，吸氣閥門的滑動(dòng)筒和呼氣閥門的滑動(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)筒的開口端；所述吸氣閥門和呼氣閥門的開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，呼吸口與釋放口之間設(shè)置有呼氣閥門，吸氣閥門和呼氣閥門以聯(lián)動(dòng)關(guān)系進(jìn)行調(diào)節(jié)，吸氣閥門和呼氣閥門均為鏤空圓筒嵌套結(jié)構(gòu)，包括嵌套在一起的固定筒和滑動(dòng)筒，吸氣閥門和呼氣閥門的滑動(dòng)筒連接有電磁驅(qū)動(dòng)器，以實(shí)現(xiàn)對吸氣閥門和呼氣閥門開啟程度的同步控制。醫(yī)用呼吸機(jī)連接有上述的電磁控制三通流量閥后，可以通過調(diào)節(jié)吸氣閥門和呼氣閥門的開啟程度，對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)簡單、使用方便、控制精確、節(jié)省功耗。
文檔編號(hào)A61M16/00GK102500030SQ20111031046
公開日2012年6月20日 申請日期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 申請人:蘇州凱迪泰醫(yī)學(xué)科技有限公司