閥門的制作方法
【專利說明】閥門發(fā)明領域
[0001]本發(fā)明涉及一種閥門，并且尤其(但不排他地)涉及一種用于助咳裝置的閥門。
【背景技術(shù)】
[0002]氣道中分泌物(例如，粘液)的存在可集存污垢和細菌，并且如果允許積累，那么可導致感染?？人允巧眢w從氣道內(nèi)膜去除粘液和其它分泌物的自然方式，因此降低了感染的風險。
[0003]咳嗽以深呼吸開始。聲門(喉嚨頂部處的開口)關閉，從而使壓力在肺中積聚。呼吸肌收縮，并且聲門打開，從而迫使空氣從肺中退出。
[0004]位于胸腔、頸部和腹部中的肌肉在咳嗽期間起到重要作用。在許多神經(jīng)肌肉疾病的情況下，呼吸肌強度的損失導致咳嗽能力變?nèi)鹾秃粑腥緳C會增加。這也可能起因于脊髓損傷。
[0005]模擬自然咳嗽的機械裝置是已知的，并且通常被稱作吹入-排出裝置或助咳裝置。這些裝置在吹入階段期間通過逐漸地輸送大體積的空氣給患者的肺施加正壓力。一旦肺已膨脹(類似于正常的深呼吸)，裝置即快速地使氣流反向并且施加負壓力以從肺抽出空氣體積以及隨著它的任何分泌物。所以，助咳裝置有助于使患者的咳嗽更強烈并且更有效，因此維持干凈的氣道，借此減小再次發(fā)生呼吸感染的機會。壓力和氣流中的振蕩還可在吹入和/或排出階段期間疊加以使患者氣道中的分泌物變松。
[0006]助咳裝置中使用的閥門必須能夠供應高流速(大約每分鐘幾百公升)，并且必須能夠快速地切換以使氣流反向。
[0007]通常，閥門設計受制于相互抵觸的特性，因此所選擇的閥門設計一般是這些特性之間的折衷。舉例來說，通常期望提供良好的密封防止流體泄漏。然而，這樣做通常增加閥門內(nèi)的摩擦，因此降低了閥門的切換速度。
[0008]本發(fā)明力圖提供一種能夠在沒有不利地影響切換速度的情況下實現(xiàn)適當密封的閥門設計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種閥門，包括:殼體；多個端口，所述多個端口被設置在所述殼體中；可移動閥門元件，所述可移動閥門元件被設置在所述殼體內(nèi)，所述閥門元件具有第一閥門構(gòu)件和第二閥門構(gòu)件；連接到所述殼體的第一密封部分，所述第一密封部分在彼此毗鄰的第一對端口之間連接到所述殼體，并且被配置成當所述第一密封部分處于與所述第一閥門構(gòu)件形成的密封配置狀態(tài)時使所述第一對端口與所述第一閥門構(gòu)件彼此密封；連接到所述殼體的第二密封部分，所述第二密封部分在彼此毗鄰的第二對端口之間連接到所述殼體，并且被配置成當所述第二密封部分處于與所述第二閥門構(gòu)件形成的密封配置狀態(tài)時使所述第二對端口與所述第二閥門構(gòu)件彼此密封；其中:所述第一密封部分和所述第一閥門構(gòu)件中的至少一個可變形，以使得當僅所述第一密封部分處于與所述第一閥門構(gòu)件形成的密封配置狀態(tài)時，所述第一密封部分和/或所述第一閥門構(gòu)件的變形允許所述第二密封部分進入到與所述第二閥門構(gòu)件形成的密封配置狀態(tài)；和/或所述第二密封部分和所述第二閥門構(gòu)件中的至少一個可變形，以使得當僅所述第二密封部分處于與所述第二閥門構(gòu)件形成的密封配置狀態(tài)時，所述第二密封部分和/或第二閥門構(gòu)件的變形允許所述第一密封部分進入到與所述第一閥門構(gòu)件形成的密封配置狀態(tài)。
[0010]所述閥門構(gòu)件可聯(lián)接到所述可移動閥門元件。
[0011 ] 所述閥門可以是短管閥或蝶閥。
[0012]所述密封部分的密封配置狀態(tài)是所述密封部分連同相應閥門構(gòu)件一起將所述毗鄰端口彼此密封的情形。所述密封部分和所述閥門構(gòu)件可彼此抵靠著直接密封或可經(jīng)由設置在所述密封部分與所述閥門構(gòu)件之間的中間構(gòu)件密封。
[0013]所述閥門構(gòu)件和所述密封部分的變形可響應于所述閥門元件的移動。因此，所述密封部分的變形可在所述閥門元件的移動方向上。另一方面，所述密封部分的變形可在與所述閥門元件的移動方向相反的方向上。
[0014]如果所述第一閥門構(gòu)件與所述第二閥門構(gòu)件之間在移動方向上的距離不同于所述第一密封部分和所述第二密封部分的距離，那么變形可使所述第一密封部分和所述第二密封部分兩者進入到密封配置狀態(tài)。
[0015]所述閥門可具有:第一位置，其中所述第一密封部分和所述第二密封部分處于密封配置狀態(tài)；和第二位置，其中所述第一部分和所述第二部分處于未密封配置的狀態(tài)，其中，所述第一對端口沒有與所述第一閥門構(gòu)件彼此密封，并且所述第二對端口沒有與所述第二閥門構(gòu)件彼此密封。
[0016]所述閥門可進一步包括:第三密封部分，所述第三密封部分在彼此毗鄰的第三對端口之間連接到所述殼體，所述第三密封部分被配置成當所述第三密封部分處于與相應閥門構(gòu)件形成的密封配置狀態(tài)時彼此密封所述第三對端口 ；第四密封部分，所述第四密封部分在彼此毗鄰的第四對端口之間連接到所述殼體，所述第四密封部分被配置成當所述第四密封部分處于與相應閥門構(gòu)件形成的密封配置狀態(tài)時彼此密封所述第四對端口。所述第一密封部分和第二密封部分可形成第一對密封部分，并且所述第三密封部分和第四密封部分可形成第二對密封部分，所述第一對密封部分和所述第二對密封部分偏移以使得所述第三密封部分在所述閥門元件的移動方向上被設置在所述第一密封部分與所述第二密封部分之間。
[0017]所述閥門元件可進一步包括:第三閥門構(gòu)件；且當所述閥門元件處于第一位置時，所述第一閥門構(gòu)件和所述第二閥門構(gòu)件可與所述第一對密封部分密封，并且當所述閥門元件處于第二位置時，所述第二閥門構(gòu)件和所述第三閥門構(gòu)件可與所述第二對密封部分密封。所述第三閥門構(gòu)件可以是可變形的。
[0018]當所述閥門元件處于第一位置時，所述第一閥門構(gòu)件和所述第二閥門構(gòu)件可與所述第一對密封部分密封，并且當所述閥門元件處于第二位置時，所述第一閥門構(gòu)件和所述第二閥門構(gòu)件可與所述第二對密封部分密封。
[0019]所述多個端口可包括第一端口、第二端口、第三端口、第四端口和第五端口 ；所述第一對端口包括所述第一端口和所述第二端口，所述第二對端口包括所述第二端口和所述第三端口，所述第三對端口包括所述第三端口和所述第四端口，并且所述第四對端口包括所述第四端口和所述第五端口。
[0020]所述多個端口可包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口 ；所述第一對端口包括所述第一端口和所述第二端口，所述第二對端口包括所述第二端口和所述第三端口，所述第三對端口包括所述第三端口和所述第四端口，并且所述第四對端口包括所述第四端口和所述第一端口。
[0021 ] 所述第二端口可被配置成接收第一流體壓力，所述第四端口可被配置成接收第二流體壓力，并且所述第三端口可被配置成為所述閥門提供輸出。當所述閥門元件處于第一位置時，所述第二端口可流體聯(lián)接到所述第三端口，因此向輸出提供第一流體壓力。當所述閥門元件處于第二位置時，所述第四端口可流體聯(lián)接到所述第三端口，因此向輸出提供第二流體壓力。
[0022]所述第一流體壓力是正壓力，并且所述第二流體壓力是負壓力。
[0023]當所述閥門元件處于第一位置時，所述第四端口可經(jīng)由所述第一端口和/或所述第五端口通到大氣；并且當所述閥門元件處于第二位置時，所述第二端口可經(jīng)由所述第一端口和/或所述第五端口通到大氣。
[0024]所述可移動閥門元件可以是可旋轉(zhuǎn)的或可以是可線性地平移的。
[0025]所述密封部分可限制所述閥門元件的移動。換句話說，所述密封部分可具有防止所述閥門構(gòu)件移動經(jīng)過的尺寸。
[0026]所述閥門構(gòu)件可具有與所述殼體的形狀互補的形狀。舉例來說，所述閥門構(gòu)件可以是圓盤形的。兩個分開的閥門構(gòu)件的形狀可補足所述殼體的形狀。舉例來說，所述閥門構(gòu)件可以是半圓形的。
[0027]所述閥門元件可使用線性或旋轉(zhuǎn)致動器(例如，音圈電機)相對于所述殼體平移或旋轉(zhuǎn)。這可提供所述閥門元件在操作位置之間極其快速且精確的移動。
[0028]所述閥門構(gòu)件可具有使其不接觸所述殼體的內(nèi)表面的尺寸。因此，提供了阻礙所述閥門元件移動的非常小的阻力，直到所述閥門構(gòu)件接觸所述密封部分為止。當在第一或第二位置操作時，所述致動器可移動所述閥門元件直到由所述密封部分提供了預定阻力為止。所述預定阻力可被設定成以確保所述閥門構(gòu)件均抵靠著所述密封部分密封。
[0029]此外，因為所述閥門構(gòu)件僅接觸處于端部位置的密封部分，所以在閥門的使用期間幾乎不存在或不存在磨損。因此，不產(chǎn)生磨損顆粒。這在醫(yī)療應用中可能特別有益，從而允許空氣通過閥門以被患者安全地吸入。
[0030]所述閥門構(gòu)件可在所述閥門元件的移動方向上彼此偏移。
[0031]所述密封部分中的一些或所有可以是O型環(huán)或O型環(huán)的一部分。
[0032]所述密封部分中的一些或所有可包括波紋管構(gòu)件。所述波紋管構(gòu)件可具有阻止經(jīng)過所述波紋管構(gòu)件的流體連通的收縮狀態(tài)和準許經(jīng)過所述波紋管構(gòu)件的流體連通的膨脹狀態(tài)。
[0033]所述波紋管構(gòu)件可包括當所述波紋管構(gòu)件處于收縮狀態(tài)時被阻塞并且當所述波紋管構(gòu)件處于膨脹狀態(tài)時未被阻塞的一個或多個孔。
[0034]所述波紋管構(gòu)件可在收縮狀態(tài)的范圍(所述波紋管構(gòu)件的密封范圍)上提供充分的密封。換句話說，所述波紋管構(gòu)件的有效長度可變化同時維持充分的密封。
[0035]所述密封部分中的一些或所有可包括可伸展材料。所述可伸展材料當未伸展時可阻止貫穿的流體連通并且當伸展時可準許貫穿的流體連通。
[0036]所述可伸展材料可包括隨著所述可伸展材料伸展而尺寸增大的一個或多個孔。
[0037]先前描述的所述成對的端口所涵蓋的端口中的一些或所有可與其它成對的端口重疊。舉例來說，在所述閥門包括兩個端口和可旋轉(zhuǎn)閥門元件的情形下，所述第一閥門構(gòu)件可使第一端口與第二端口分離，并且所述第二閥門構(gòu)件可使所述第二端口與所述第一端口分咼。
[0038]所述閥門構(gòu)件和所述密封部分的變形能夠抵消所述閥門構(gòu)件和/或所述密封部分的位置偏差。舉例來說，所述閥門構(gòu)件可在移動方向上彼此間隔開不同于期望值的距離。舉例來說，這些偏差可起因于部件的制造公差或熱膨脹或收縮。變形確保在所述閥門構(gòu)件與所述密封部分之間提供有效密封。
[0039]通過使所述閥門構(gòu)件可變形(舉例來說，通過使其厚度非常小)，所述閥門元件的慣性減小了。所述閥門元件的低慣性有益于閥門的切換速度。此外，移動所述閥門元件所需的力或扭矩可最小化，因此減小了所需要的切換功率。
[0040]所述密封部分和所述閥門構(gòu)件兩者均可以是可變形的。所述密封部分和所述閥門構(gòu)件的組合變形可抵消所述密封部分和所述閥門構(gòu)件的更大位置偏差。
[0041]所述閥門構(gòu)件之間的間距可被配置成使得在預期偏差的范圍上在所述閥門構(gòu)件與所述密封部分之間形成有效的密封。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種閥門，包括:殼體；多個端口，所述多個端口被設置于所述殼體中；可移動閥門元件，所述可移動閥門元件被設置于所述殼體內(nèi)，所述閥門元件具有第一閥門構(gòu)件和第二閥門構(gòu)件；連接到所述殼體的第一密封部分，所述第一密封部分在彼此毗鄰的第一對端口之間連接到所述殼體，并且被配置成當所述第一密封部分處于與所述第一閥門構(gòu)件形成的密封配置狀態(tài)時使所述第一對端口與所述第一閥門構(gòu)件彼此密封；連接到所述殼體的第二密封部分，所述第二密封部分在彼此毗鄰的第二對端口之間連接到所述殼體，并且被配置成當所述第二密封部分處于與所述第二閥門構(gòu)件形成的密封配置狀態(tài)時使所述第二對端口與所述第二閥門構(gòu)件彼此密封；其中:所述第一密封部分、所述第二密封端口、所述第一閥門構(gòu)件和所述第二閥門構(gòu)件中的至少一個可變形，以使得當僅所述第一密封部分處于密封配置狀態(tài)時，所述第一密封部分、所述第二密封部分、所述第一閥門構(gòu)件和所述第二閥門構(gòu)件中的至少一個的變形允許所述第二密封部分進入到密封配置狀態(tài)。
[0043]在所述第二密封部分未處于密封配置狀態(tài)以使所述第二密封部分與所述第二閥門構(gòu)件間隔開的情形下，所述第二密封部分和/或所述第二閥門構(gòu)件可朝向彼此變形以使所述第二密封部分進入到密封配置狀態(tài)。這可能需要使所述第二密封部分和所述第二閥門構(gòu)件朝向彼此偏轉(zhuǎn)的外部影響。舉例來說，所述閥門構(gòu)件可由當被加熱時變形成不同形狀(即，其初始、冷鍛造的形狀)的形狀記憶合金制成。因此，在所述第二密封部分未處于密封配置狀態(tài)的情形下，所述第二閥門構(gòu)件可被加熱以使其變形，并且使所述第二密封部分進入到與所述第二閥門構(gòu)件形成的密封配置狀態(tài)