本發(fā)明涉及呼吸機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及一種呼吸機(jī)的加熱系統(tǒng)及呼吸機(jī)。

背景技術(shù)：

呼吸機(jī)是指預(yù)期用于家庭或醫(yī)院等醫(yī)療環(huán)境，治療呼吸衰竭、呼吸功能不全、睡眠呼吸暫停綜合癥(sas)及相關(guān)疾病的醫(yī)療設(shè)備，通常包括電機(jī)、加熱單元和濕化器，電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)部件，將電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，為病人提供具有一定壓力及流速的氣體；現(xiàn)有的濕化器的底部具有用于傳導(dǎo)熱量的導(dǎo)熱材料，加熱單元設(shè)置在該導(dǎo)熱材料上，加熱單元將電源提供的電能轉(zhuǎn)換為熱能、并通過(guò)該導(dǎo)熱材料傳導(dǎo)至濕化器內(nèi)的液體中，使得液體的溫度升高、進(jìn)而加快液體的蒸發(fā)速率，以改變提供至病人端的氣體的濕度，即對(duì)氣體進(jìn)行濕化。

但是現(xiàn)有的濕化器在滿刻度加滿水后存在溫度上升較慢，達(dá)到預(yù)期濕化效果的反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題。

電機(jī)遵循電磁感應(yīng)規(guī)律，在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)大小與電機(jī)速度成正比。電機(jī)作為機(jī)電轉(zhuǎn)化裝置，在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大于電機(jī)工作電壓時(shí)，使電機(jī)進(jìn)入發(fā)電機(jī)制動(dòng)狀態(tài)，將多余的動(dòng)能轉(zhuǎn)化電能。若這部分能量不能很好的消耗掉，將給呼吸機(jī)造成溫度升高、減少壽命、燒毀器件等損壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能夠解決電機(jī)制動(dòng)產(chǎn)生的電能不消耗掉將會(huì)對(duì)呼吸機(jī)造成損壞的問(wèn)題的新的技術(shù)方案。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種呼吸機(jī)的加熱系統(tǒng)，所述呼吸機(jī)包括濕化器，所述加熱系統(tǒng)包括電機(jī)和加熱單元，所述加熱單元包括半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件被設(shè)置為將所述電機(jī)在制動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換為熱能、以對(duì)所述濕化器內(nèi)的液體進(jìn)行加熱。

可選的是，所述加熱單元還包括導(dǎo)熱材料，所述半導(dǎo)體器件設(shè)置在所述導(dǎo)熱材料上，所述半導(dǎo)體器件轉(zhuǎn)換的熱能通過(guò)所述導(dǎo)熱材料對(duì)所述濕化器內(nèi)的液體進(jìn)行加熱。

可選的是，所述加熱系統(tǒng)還包括儲(chǔ)能元件，所述儲(chǔ)能元件被設(shè)置為存儲(chǔ)所述電能，并將至少部分所述電能釋放至所述半導(dǎo)體器件。

可選的是，所述儲(chǔ)能元件為電容。

可選的是，所述儲(chǔ)能元件、所述電機(jī)和所述加熱單元并聯(lián)連接在所述能量回饋制動(dòng)加熱系統(tǒng)的電源端和接地端之間。

可選的是，所述半導(dǎo)體器件為p型達(dá)林頓管，所述加熱單元還包括第一電阻，所述p型達(dá)林頓管的發(fā)射極與所述電源端連接，所述p型達(dá)林頓管的集電極與所述接地端連接，所述p型達(dá)林頓管的基極經(jīng)所述第一電阻與所述接地端連接。

可選的是，所述加熱單元還包括穩(wěn)壓二極管，所述穩(wěn)壓二極管連接在所述p型達(dá)林頓管的基極和所述接地端之間，其中，所述穩(wěn)壓二極管的陽(yáng)極與所述接地端連接。

可選的是，所述半導(dǎo)體器件為n型達(dá)林頓管，所述加熱單元還包括第二電阻，所述n型達(dá)林頓管的發(fā)射極與所述接地端連接，所述n型達(dá)林頓管的集電極與所述電源端連接，所述n型達(dá)林頓管的基極經(jīng)第二電阻與所述電源端連接。

可選的是，所述加熱單元還包括穩(wěn)壓二極管，所述穩(wěn)壓二極管連接在所述n型達(dá)林頓管的基極和所述電源端之間，其中，所述穩(wěn)壓二極管的陽(yáng)極與所述基極連接。

可選的是，所述加熱單元還用于將所述加熱系統(tǒng)的電源端提供的電能轉(zhuǎn)換為熱能,以對(duì)所述濕化器內(nèi)的液體進(jìn)行加熱。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種呼吸機(jī)，包括根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的加熱系統(tǒng)。

本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有技術(shù)中，存在電機(jī)制動(dòng)產(chǎn)生的電能不消耗掉將會(huì)對(duì)呼吸機(jī)造成損壞的問(wèn)題。因此，本發(fā)明所要實(shí)現(xiàn)的技術(shù)任務(wù)或者所要解決的技術(shù)問(wèn)題是本領(lǐng)域技術(shù)人員從未想到的或者沒有預(yù)期到的，故本發(fā)明是一種新的技術(shù)方案。

本發(fā)明的一個(gè)有益效果在于，通過(guò)本發(fā)明的呼吸機(jī)的加熱系統(tǒng)，能夠?qū)㈦姍C(jī)在制動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換為熱能對(duì)濕化器內(nèi)的液體進(jìn)行加熱，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)制動(dòng)回饋能量的再利用，節(jié)約能源的目的。加熱單元采用的半導(dǎo)體器件成本低、體積小，能夠節(jié)省該加熱系統(tǒng)的電路空間，且半導(dǎo)體器件的外殼上均設(shè)置有散熱片，能夠?qū)⑵洚a(chǎn)生的熱量快速傳導(dǎo)至濕化器內(nèi)，避免加熱系統(tǒng)的溫度持續(xù)升高。

通過(guò)以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。

附圖說(shuō)明

被結(jié)合在說(shuō)明書中并構(gòu)成說(shuō)明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并且連同其說(shuō)明一起用于解釋本發(fā)明的原理。

圖1是根據(jù)本發(fā)明呼吸機(jī)的加熱系統(tǒng)的一種實(shí)施結(jié)構(gòu)的方框原理圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明呼吸機(jī)的加熱系統(tǒng)的另一種實(shí)施結(jié)構(gòu)的方框原理圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明加熱單元的一種實(shí)施結(jié)構(gòu)的電路原理圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明加熱單元的另一種實(shí)施結(jié)構(gòu)的電路原理圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

u1-電機(jī)；u2-加熱單元；

u3-儲(chǔ)能元件；d1-穩(wěn)壓二極管；

r1、r2-電阻；q1-p型達(dá)林頓管；

e1-p型達(dá)林頓管的發(fā)射極；b1-p型達(dá)林頓管的基極；

c1-p型達(dá)林頓管的集電極；q2-n型達(dá)林頓管；

e2-n型達(dá)林頓管的發(fā)射極；b2-n型達(dá)林頓管的基極；

c2-n型達(dá)林頓管的集電極；vcc-電源端；

gnd-接地端；p1-第一連接點(diǎn)；

p2-第二連接點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意到：除非另外具體說(shuō)明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。

以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說(shuō)明性的，決不作為對(duì)本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制。

對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為說(shuō)明書的一部分。

在這里示出和討論的所有例子中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實(shí)施例的其它例子可以具有不同的值。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步討論。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的電機(jī)制動(dòng)產(chǎn)生的電能不消耗掉將會(huì)對(duì)呼吸機(jī)造成損壞的問(wèn)題，提供了一種呼吸機(jī)的加熱系統(tǒng)。其中，該呼吸機(jī)包括濕化器。

如圖1所示，該加熱系統(tǒng)包括電機(jī)u1和加熱單元u2，加熱單元u2包括半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件被設(shè)置為將電機(jī)u1制動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換為熱能、以對(duì)濕化器u3內(nèi)的液體進(jìn)行加熱。其中，電機(jī)u1在制動(dòng)過(guò)程中可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)換電能，該電能即為電機(jī)制動(dòng)回饋能量。

這樣，通過(guò)本發(fā)明的呼吸機(jī)的加熱系統(tǒng)，能夠?qū)㈦姍C(jī)制動(dòng)產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換為熱能、以對(duì)濕化器內(nèi)的液體進(jìn)行加熱，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)制動(dòng)回饋能量的再利用，可有效抑制電能施泄放不及時(shí)施加到電機(jī)上使得電機(jī)溫度升高而導(dǎo)致輸出效率降低的問(wèn)題；還可以有效的降低呼吸機(jī)其他電路及電機(jī)的溫度，提高呼吸機(jī)的使用壽命；還可以減少能源損耗，間接減低成本。

加熱單元u2還可以用于將該加熱系統(tǒng)的電源端vcc提供的電能轉(zhuǎn)換為熱能、以對(duì)濕化器u3內(nèi)的液體進(jìn)行加熱，保證濕化器u3的濕化能力。具體的，加熱單元u2在接收到電源端vcc提供的電能的情況下，無(wú)論電機(jī)u1是否制動(dòng)產(chǎn)生電能，均能夠通過(guò)加熱單元u2對(duì)濕化器u3內(nèi)的液體進(jìn)行加熱。加熱單元u2中用于將電源端vcc提供的電能轉(zhuǎn)換為熱能的元件、和用于將電機(jī)u1制動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換為熱能的元件可以相同，也可以不同。電源端vcc還用于向電機(jī)u1提供供電電壓。這樣，通過(guò)本實(shí)施例的加熱系統(tǒng)，就可以加快濕化器內(nèi)液體的溫度上升速度，進(jìn)而縮短濕化器達(dá)到預(yù)期濕化效果的反應(yīng)時(shí)間。

具體的，半導(dǎo)體器件例如可以為n型三極管、p型三極管、n溝道m(xù)os管、p溝道m(xù)os管、n型達(dá)林頓管、p型達(dá)林頓管或者是絕緣柵雙極型晶體管等。半導(dǎo)體器件的相對(duì)于制動(dòng)開關(guān)控制的再生電阻結(jié)構(gòu)而言，具有成本低、體積小、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，能節(jié)省該加熱系統(tǒng)的電路空間；而且半導(dǎo)體器件的外殼上均設(shè)置有散熱片，能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)換的熱量快速傳導(dǎo)至濕化器內(nèi)，避免加熱單元轉(zhuǎn)換的熱能使得加熱系統(tǒng)的溫度升高、進(jìn)而導(dǎo)致能量回饋系統(tǒng)的電路發(fā)生損壞的問(wèn)題發(fā)生。

進(jìn)一步地，該加熱系統(tǒng)還可以包括儲(chǔ)能元件u4，儲(chǔ)能元件u4被設(shè)置為存儲(chǔ)電機(jī)制動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的電能，并將至少部分電能釋放至半導(dǎo)體器件。其中，該儲(chǔ)能元件u4例如可以為電容、電感或者化學(xué)電池。這樣，通過(guò)該儲(chǔ)能元件u4能夠進(jìn)一步提高電能的利用率。

在此基礎(chǔ)上，如圖2所示，儲(chǔ)能元件u4、電機(jī)u1和加熱單元u2可以是并聯(lián)連接該加熱系統(tǒng)的電源端vcc和接地端gnd之間。其中，電源端vcc提供的供電電壓即為電機(jī)u1的工作電壓。電機(jī)制動(dòng)產(chǎn)生的電能可以輸出至儲(chǔ)能元件u4進(jìn)行存儲(chǔ)，還可以輸出至加熱單元u2進(jìn)行再利用。

由于達(dá)林頓管的放大倍數(shù)大于普通三極管的放大倍數(shù)，因此，半導(dǎo)體器件可以為達(dá)林頓管，這樣能夠進(jìn)一步提高電機(jī)制動(dòng)回饋能量的利用率。

具體的，在電機(jī)u1的制動(dòng)過(guò)程中，電機(jī)u1產(chǎn)生的電能將回饋至電源端vcc，電機(jī)u1兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，使得電源端vcc的電壓升高，電源端vcc的電壓為保證電機(jī)u1正常工作的供電電壓和電機(jī)u1制動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的和，供電電壓和該電動(dòng)勢(shì)的電能可以均存儲(chǔ)至儲(chǔ)能元件u4，在電源端vcc的電壓上升至高于加熱單元u2的開啟電壓時(shí)，加熱單元u2開始才開始將高于開啟電壓的部分的電能轉(zhuǎn)換為熱能。

在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，如圖3所示，該半導(dǎo)體器件為p型達(dá)林頓管q1，該加熱單元u2還包括第一電阻r1，p型達(dá)林頓管q1的發(fā)射極e1與電源端vcc連接，p型達(dá)林頓管q1的集電極c1與接地端gnd連接，p型達(dá)林頓管q1的基極b1經(jīng)第一電阻r1連接至接地端gnd。其中，第一電阻r1可以起到過(guò)流保護(hù)作用，防止過(guò)流損壞半導(dǎo)體器件。為了減少電能的浪費(fèi)，第一電阻r1的阻值可以較小，那么就可以降低第一電阻r1的功耗。

具體的，電機(jī)u1在制動(dòng)過(guò)程中將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，電源端vcc的電壓升高，即p型達(dá)林頓管q1的發(fā)射極e1的電壓升高，進(jìn)而p型達(dá)林頓管q1的基極b1電壓也升高，當(dāng)達(dá)到p型達(dá)林頓管q1的開啟電壓時(shí)，p型達(dá)林頓管q1導(dǎo)通發(fā)熱，消耗電機(jī)u1產(chǎn)生的電能，且該p型達(dá)林頓管q1工作在線性區(qū)，那么，發(fā)射極e1的電流就是基極b1電流的β倍，其中，β為p型達(dá)林頓管q1的電流放大倍數(shù)，例如可以為100，這樣，加熱單元u2的功耗主要是產(chǎn)生在p型達(dá)林頓管q1上，第一電阻r1的功耗很小可以忽略，這樣，就能夠提高能量的利用率，而且p型達(dá)林頓管q1工作在線性區(qū)，能夠得到更加準(zhǔn)確的加熱單元u2的開啟電壓，便于對(duì)電能的再利用進(jìn)行精確控制。當(dāng)電機(jī)u1停止制動(dòng)時(shí)，電源端vcc的電壓下降，即p型達(dá)林頓管q1的發(fā)射極e1的電壓下降，當(dāng)發(fā)射極e1的電壓小于加熱單元的開啟電壓時(shí)，p型達(dá)林頓管q1截止。

在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，如圖4所示，該半導(dǎo)體器件為n型達(dá)林頓管q2，該加熱單元u2還包括第二電阻r2，n型達(dá)林頓管q2的發(fā)射極e1與接地端gnd連接，n型達(dá)林頓管q2的集電極c2與電源端vcc連接，n型達(dá)林頓管q2的基極b2經(jīng)第二電阻r2與電源端vcc連接。其中，第二電阻r2可以起到過(guò)流保護(hù)作用，防止過(guò)流損壞半導(dǎo)體器件。為了減少電能的浪費(fèi)，第二電阻r2的阻值可以較小，那么就可以降低第二電阻r2的功耗。

具體的，電機(jī)u1在制動(dòng)過(guò)程中將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，電源端vcc的電壓升高，當(dāng)達(dá)到n型達(dá)林頓管q2的開啟電壓時(shí)，n型達(dá)林頓管q2導(dǎo)通發(fā)熱，消耗電機(jī)u1產(chǎn)生的電能，且該n型達(dá)林頓管q2工作在線性區(qū)，那么，發(fā)射極e1的電流就是基極b1電流的β倍，其中，β為n型達(dá)林頓管q2的電流放大倍數(shù)，例如可以為100，這樣，加熱單元的功耗主要是產(chǎn)生在n型達(dá)林頓管q2上，第一電阻r1的功耗很小可以忽略，這樣，就能夠提高能量的利用率，而且n型達(dá)林頓管q2工作在線性區(qū)，能夠得到更加準(zhǔn)確的加熱單元的開啟電壓，便于實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)勢(shì)再利用的準(zhǔn)確控制。當(dāng)電機(jī)停止制動(dòng)時(shí)，電源端vcc的電壓下降至小于加熱單元的開啟電壓時(shí)，n型達(dá)林頓管q2均截止。

進(jìn)一步地，為了能夠使得該加熱單元u2只有在電機(jī)u1產(chǎn)生電能時(shí)才對(duì)濕化器內(nèi)的液體加熱，可以使得加熱單元u2的開啟電壓高于電源端vcc提供的供電電壓。由于電源端vcc提供的供電電壓可能不穩(wěn)定、會(huì)在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，因此，為了使電機(jī)u1在未產(chǎn)生電能時(shí)，加熱單元u2可以不對(duì)濕化器u3內(nèi)的液體進(jìn)行加熱，加熱單元u2的開啟電壓可以高于電源端vcc提供的供電電壓波動(dòng)的最大值。

在此基礎(chǔ)上，加熱單元u2還包括穩(wěn)壓二極管d1，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，如圖3所示，穩(wěn)壓二極管d1連接在p型達(dá)林頓管q1的基極b1和接地端gnd之間，其中，穩(wěn)壓二極管d1的陽(yáng)極與接地端gnd連接。在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，如圖4所示，穩(wěn)壓二極管d1連接在n型達(dá)林頓管q2的基極b2和電源端vcc之間，其中，穩(wěn)壓二極管d1的陽(yáng)極與n型達(dá)林頓管q2的基極b2連接。這樣，穩(wěn)壓二極管d1的擊穿電壓與達(dá)林頓管的開啟電壓的和即為加熱單元u2的開啟電壓。

例如，在電源端vcc提供的供電電壓為24v的情況下，可以選擇擊穿電壓為27v的穩(wěn)壓二極管d1，開啟電壓為1.5v的p型達(dá)林頓管q1，那么，在電動(dòng)勢(shì)的電壓大于4.5v，即電源端vcc的電壓增大至超過(guò)28.5v時(shí)，穩(wěn)壓二極管d1和p型達(dá)林頓管q1均導(dǎo)通，隨著電動(dòng)勢(shì)的增大，p型達(dá)林頓管q1工作在線性區(qū)，開始消耗電動(dòng)勢(shì)的電能，將該部分電能轉(zhuǎn)換為熱能對(duì)濕化器u3內(nèi)的液體進(jìn)行加熱。

這樣，使得本發(fā)明加熱單元的電路設(shè)計(jì)更加靈活，可以根據(jù)需求的不同，采用擊穿電壓大小不同的穩(wěn)壓管d1可以靈活設(shè)置電機(jī)u1兩端電動(dòng)勢(shì)再利用的閾值，也就是可以靈活調(diào)節(jié)加熱單元u2開啟電壓的大小，使電源端vcc的電壓達(dá)到此開啟電壓值時(shí)對(duì)電機(jī)u1產(chǎn)生的電能進(jìn)行再利用。

進(jìn)一步地，該加熱單元還包括導(dǎo)熱材料，半導(dǎo)體器件設(shè)置在導(dǎo)熱材料上，該半導(dǎo)體器件產(chǎn)生的熱能被設(shè)置為通過(guò)該導(dǎo)熱材料傳導(dǎo)至濕化器u3內(nèi)的液體，以對(duì)濕化器u3內(nèi)的液體進(jìn)行加熱。

在此基礎(chǔ)上，該導(dǎo)熱材料例如可以是鋁基板或者是金屬膜。

鋁基板是一種具有良好散熱功能的金屬基覆銅板，一般單面板由三層結(jié)構(gòu)所組成，分別是電路層(銅箔)、絕緣層和金屬基層。半導(dǎo)體器件可以設(shè)置在鋁基板的電路層，半導(dǎo)體器件產(chǎn)生的熱量通過(guò)絕緣層快速傳導(dǎo)到金屬基層，然后由金屬基層將熱量傳遞出去，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)熱量的快速傳導(dǎo)。

這樣，就進(jìn)一步加快了對(duì)濕化器內(nèi)液體的加熱速率，進(jìn)而也進(jìn)一步提高了電機(jī)制動(dòng)回饋能量的利用率。

本發(fā)明還提供了一種呼吸機(jī)，包括上述的加熱系統(tǒng)。該加熱系統(tǒng)可以設(shè)置在呼吸機(jī)的氣體管道上，這樣，該呼吸機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)制動(dòng)回饋能量的再利用。

上述各實(shí)施例主要重點(diǎn)描述與其他實(shí)施例的不同之處，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚的是，上述各實(shí)施例可以根據(jù)需要單獨(dú)使用或者相互結(jié)合使用。

雖然已經(jīng)通過(guò)例子對(duì)本發(fā)明的一些特定實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上例子僅是為了進(jìn)行說(shuō)明，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，對(duì)以上實(shí)施例進(jìn)行修改。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求來(lái)限定。