CN101310791A - 呼气阀系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种呼气阀系统，主要涉及用于诸如呼吸机的呼气阀系统。根据本发明的呼气阀系统包括呼气阀和电控调节装置，其中呼气阀包括阀体(1)、阀芯(2)和阀盖(4)；电控调节装置包括：与阀体(1)相通的壳体(11)，以气密的方式封堵壳体(11)的弹性件(10)，与壳体(11)固联的电磁铁(7)，与电磁铁(7)固联的推杆(8)。本呼气阀系统采用电磁铁(7)驱动的方式，通过改变壳体(11)内腔(11c)容积的大小，进而改变阀芯(2)内部气压，达到控制阀芯(2)的开启/封闭的目的，无需额外气源，通用性好，并且控制灵敏度好，成本更低，可以方便的拆卸安装以清洗消毒。

Description

呼气阀系统

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体涉及诸如用于呼吸机的呼气阀系统。

背景技术

在各种辅助呼吸装置(如呼吸机)中，需要设置呼气阀对患者的呼气进行控制，目前所用的呼气阀的结构类似于溢流阀，其可以完全关闭保压，也可以完全打开卸压至相对压强零点(例如，大气压强)。呼气阀的安全溢流压力(也就是呼气阀阀芯的开启压力)应该连续可调，调节控制方式大多为电气自动控制，目前主要采用如下两种方式来控制呼气阀阀芯的开启压力：一种是利用比例电磁铁进而通过传力机构直接作用于呼气阀阀芯，通过改变电磁铁通过传力机构而施加到阀芯上的压力来调节阀芯的开启压力，电磁力的大小与电磁铁控制电流的大小成正比，通过连续不断的调节控制电流的大小就可以得到不同的呼气阀阀芯开启压力；另一种是利用外部气源(例如，呼吸机气源)提供的压缩空气来驱动呼气阀阀芯，利用压力比例阀连续地调节压缩空气的压力，从而改变压缩空气施加到呼气阀阀芯上的压力，从而也可以得到连续可调的阀芯开启压力。

但是，上述两种调节方式都存在相应的缺点：一方面，由于呼气阀需要频繁的拆装进行清洗消毒，所以利用电磁铁以及传力机构进行调节的方式就要求各个传力零部件的加工精度很高，并且后期的装配精度也应该很高，才能保证呼气阀有足够的控制精度和灵敏度，它的可靠性会因操作人员而异；另一方面，利用压缩空气进行调节的方式要求持续的气源，这使它的适用范围受到很大限制(即只能在可以提供持续气源的装置上使用，如果使电动呼吸机就无法使用了)。此外，上述两种控制方式相应的实现成本都较高。

因此，需要一种呼气阀，其针对上述问题采用全新的方式控制阀芯的开启/封闭，无需额外气源，其实现方式简单，通用性好，且控制灵敏度好，成本更低，可以方便的拆卸安装以及清洗消毒。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种改进的呼气阀系统，其利用全新的方式进行控制。

针对上述问题，根据本发明提供了一种呼气阀系统，其包括阀体、阀芯和阀盖，其特征在于还包括电控调节装置：此电控调节装置包括：与阀体相通的壳体；以气密的方式封堵壳体的弹性件。

优选地，根据本发明的呼气阀系统，其中电控调节装置进一步包括：与壳体固联的电磁铁；与电磁铁固联的推杆；和位于弹性件和推杆之间的弹簧，并且具有初始压缩量。

优选地，根据本发明的呼气阀系统，其中壳体开口的边缘形成有凸缘，弹性件的边缘嵌设在此凸缘中。

优选地，根据本发明的呼气阀系统，其中电磁铁上形成有顶盖，电磁铁通过顶盖连接于壳体，并且此顶盖顶压弹性件。

优选地，根据本发明的呼气阀系统，进一步包括连接管道和单向阀，其中：连接管道的一端连接于壳体；连接管道的另一端分成两条支路：其中第一支路连接于单向阀，第二支路连接于阀体。

具体地，根据本发明的呼气阀系统，其中单向阀与外界大气相通。

优选地，根据本发明的呼气阀系统，其中阀芯为中空圆盘形状，并且其中心位置形成有开口。

优选地，根据本发明的呼气阀系统，其中阀芯由硅胶制成。

优选地，根据本发明的呼气阀系统，其中壳体为微型气缸，弹性件为薄膜。

本发明具有以下技术效果：

第一，根据本发明的呼气阀系统，采用封闭在密闭容器(例如，气缸)内的一定体积的气体来控制呼气阀的开启和封闭，并连续调节临界开启/封闭压力，这种全新的控制方式无需额外的气源，因而能够适用于诸如电动呼吸机等没有提供气源的辅助呼吸装置，通用性更高；

第二，根据本发明的呼气阀系统的电控调节装置，利用电磁铁对气缸内部控制气体的压力进行调节，并且利用单向阀确保精确的压强零点，使得呼气阀每次拆卸清洗后，薄膜能够回复到正常位置，因此具有很高的控制灵敏度和精确度；

第三，根据本发明的呼气阀系统的电控调节装置中具有弹簧，其处了传力之外，还能够对由可能的气体泄漏而产生的控制压力下降进行自适应补偿，从而保证整个系统的工作精度。

应该理解，以上的一般性描述和以下的详细描述都是列举和说明性质的，目的是为了对要求保护的本发明提供进一步的说明。

附图说明

附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本发明。这些附图图解了本发明的一些实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。其中：

图1是根据本发明优选实施例的呼气阀的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图，对本发明的具体实施方式进行说明。

图1显示了根据本发明优选实施例的呼气阀的结构示意图。由图1可见，本优选实施例的呼气阀包括如下部分：阀体1、阀芯2、阀盖4、电控调节装置、单向阀5和连接管道12。阀芯2安装在阀体1中，利用阀盖4将阀芯2固定在阀体1中，并且优选地，在阀芯2和阀盖4之间设置有密封垫3以确保二者之间的气密性；阀芯2的中心位置形成有开口2a，此开口2a与密封垫3的中心孔和阀盖4顶部的通孔4a相对，阀盖4内的气道4b与其顶部的通孔4a连通。阀体1具有呼气阀口1c，阀芯2可封压此呼气阀口1c，阀体1中还具有气道1d，此气道1d的内径和水平位置与阀盖4中气道4b的内径和水平位置相对应。

阀体1、电控调节装置和单向阀5利用连接管道12连接起来，其中，连接管道12的一端与电控调节装置相连(具体地，与下述的气缸11相连，连接管道12的另一端分成两条支路，第一支路12a与单向阀5相连，而第二支路12b与阀体1的气道1d相连，从而将电控调节装置的气缸11(如下所述)与阀芯2连通。此外阀体1还具有呼气道接口1a和呼气管路接口1b，呼气道接口1a与患者的气道相通(未示出)，呼气管路接口1b与呼气回路相通(未示出)。

单向阀5可以与外界环境6保持连通，用于保证气缸11复位后，气缸11内密封的气体与外界大气压力平衡，从而使得每次拆装清洗阀芯2后，薄膜10和阀芯2都能正常复位，这样就保证电磁铁7的控制电流以及相应的PEEP(Positive End-ExpiratoryPressure，呼气末正气压)值不会改变。

上述阀芯(2)优选地由厚度1mm的医用硅胶制成，呈中空薄圆盘状，其在充气时体积膨胀，放气卸压时体积随之缩小。

继续参照图1，对根据本发明优选实施例的呼气阀的电控调节装置的具体构成进行详细描述，此电控调节装置采用了全新的方式控制调节呼气阀的开启压力。优选地，根据本发明的电控调节装置具体包括：电磁铁7、推杆8、弹簧9、薄膜10(弹性件)和气缸11。薄膜10和气缸11用于封闭控制气体以调节呼气阀的开启和封闭，气缸11优选地形成为碗形，其开口边缘形成有凸缘11a，薄膜10就嵌设在此凸缘11a中，从而封堵气缸11的开口，这样在气缸(11)内就封闭了一定量的控制气体；并且，气缸11的顶部(也就是碗形的碗底)形成有通孔11b，连接管道12通过此通孔11b与气缸(11)连通。应注意，根据本发明的气缸11为微型气缸，其体积相对于普通气缸很小，采用这种微型气缸主要是由它的实际应用领域决定和所需要实现的目的决定的。电磁铁7用于产生推动薄膜(10)运动的电磁力，其与外部电源(未示出)相连，根据本发明优选实施例的电磁铁7具有顶盖7a，利用顶盖7a和凸缘11a的连接将电磁铁7和气缸11连接起来；此外，电磁铁7内还具有可以上下运动的磁芯(未示出)，推杆8固定连于此磁芯上，这样推杆8就可以随着磁芯上下运动。弹簧9设置在推杆8和薄膜10之间，并且具有初始压缩量，在这里弹簧9一方面作为传力元件，另一方面还用于补偿气缸11内的控制气体的轻微泄漏。

上面对根据本发明优选实施例的呼气阀的具体结构及组成方式进行了详细描述，下面将继续参照图1说明本呼气阀的工作原理。

呼气阀是用于控制患者呼气的装置，当其开启时患者就可以通过呼气阀呼气，反之当其封闭时患者就吸气。呼气阀的封闭和开启由施加在阀芯2两侧的气体压力控制，阀芯2的一侧受到来自患者气道的压力，另一侧受到来自阀芯2内部的压力，当两侧压力平衡时呼气阀就处于临界封闭/开启状态，此时的压力就是呼气阀的开启压力，这个开启压力就可以通过电控调节装置进行控制。电磁铁7产生的电磁力大小与输入的控制电流成正比，通过测定控制电流的大小与电磁铁7输出的电磁力大小可以得出电磁铁7的控制电流与输出电磁力的关系曲线，再通过气缸11受力面积，即可换算出电磁铁7的控制电流与气缸11内部气体压强的关系曲线，这样通过改变控制电流就可以改变气缸11内部控制气体的压强，从而改变呼气阀的临界封闭/开启压力。

当患者需要吸气时，向电磁铁7输入最大控制电流，从而产生最大电磁力以推动推杆8向上运动，从而驱动传力弹簧9向上推动薄膜10，这样由薄膜10和气缸11形成的封闭空间就减小，从而使其中的控制气体压力增大，由于阀芯2与气缸11相通，这样阀芯2内部的气压随之增大，硅胶阀芯2就会膨胀挤压阀体1的呼气阀口1c，由于阀芯2内部的气压大于患者气道的压力，因此呼气阀口1c就被牢固的封堵住了。这时患者通过外部辅助呼吸装置(例如，呼吸机)进行吸气。当吸气结束，患者开始呼气，外部电路会根据针对不同患者预先设定的呼气末PEEP值将控制电流下调，这样电磁力也随之减小，施加道薄膜10上的力也减小，则薄膜10就回弹复位(如图所示就是向下回弹)，从而使得气缸11中封闭的控制气体压力减小，进而使阀芯2卸压收缩，由于阀芯2内部的压力此时小于患者气道的压力，则阀芯2就会离开呼气阀口1c，呼气阀开启，患者开始呼气，呼气气流经由呼气阀口1c从呼气管路接口流出。当患者气道的压力下降到与阀芯2内部的压力(也就是此时气缸11内控制气体的压力)平衡时，呼气阀关闭，维持呼气末正压(针对患者设定的PEEP值)，这时呼气阀就又重新回到了临界状态。

应注意，如果由于某些原因在吸气时患者气道内的压力超过了设定的安全压力时，迅速切断电磁铁7的电流，薄膜10不再受力从而迅速回弹复位，阀芯2内部的压力随之迅速下降，阀芯2收缩并离开呼气阀口1c，此时呼气阀完全开启卸压。

此外，针对不同的患者需要对呼气阀的临界开启/封闭压力进行调解，这依然通过本发明的电控调节装置实现。如果需要较高的呼气阀临界开启/封闭压力，就增大输入给电磁铁7的控制电流，产生的电磁力增大，从而使气缸11内的控制气体压力增大，这样阀芯2内部的压力也增大，这样使呼气阀达到临界状态的患者气道内压力要更高。反之，如果所需的呼气阀临界开启/封闭压力较小，则相应的将控制电流减小就可以了。

上述就是根据本发明优选实施例的呼气阀的工作原理和调节方式。在呼气阀使用一段时间后或是针对不同的患者，需要将其拆卸清洗，重新组装后需要对气缸11内的控制气体的压力进行校正，使其与大气压力保持一致(这是由呼气阀的使用要求决定的)，从而使薄膜10回复到正常的初始位置，这就通过上述的单向阀5来实现。并且气缸11内部控制气体的压力与外界大气压的差值达到一定临界值了，单向阀5就会开启从而使气缸11内控制气体的压力回复到大气压力。这样就能够保证整个呼吸系统具有较高的工作精度。

此外，进一步对上述弹簧9的补偿作用进行说明。由于气缸11内的控制气体会随着使用有微量泄漏，这样气缸11内控制气体的压力就会略微降低，这时输入同样的电流就不能在阀芯2内获得同样的压力，所以利用弹簧9的自适应能力就可以补偿这一部分缺失的压力，从而保证呼气阀的精度。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种呼气阀，包括阀体(1)、阀芯(2)和阀盖(4)，其特征在于还包括电控调节装置，所述电控调节装置包括：

壳体(11)，与所述阀体(1)相通；

弹性件(10)，以气密的方式封堵所述气缸(11)。

2.根据权利要求1所述的呼气阀，所述电控调节装置进一步包括：

电磁铁(7)，与所述壳体(11)固联；

推杆(8)，与所述电磁铁(7)固联；和

弹簧(9)，位于所述弹性件(10)和所述推杆(8)之间，并且具有初始压缩量。

3.根据权利要求1所述的呼气阀，其中所述壳体(11)开口的边缘形成有凸缘(11a)，所述弹性件(10)的边缘嵌设在所述凸缘中。

4.根据权利要求2所述的呼气阀，其中所述电磁铁(7)上形成有顶盖(7a)，所述电磁铁(7)通过所述顶盖(7a)连接于所述壳体(11)，并且所述顶盖(7a)顶压所述弹性件(10)。

5.根据权利要求2所述的呼气阀，进一步包括连接管道(12)和单向阀(5)，其中：

所述连接管道(12)的一端连接于所述壳体(11)；

所述连接管道(12)的另一端分成两条支路：其中第一支路(12a)连接于所述单向阀(5)，第二支路(12b)连接于所述阀体(1)。

6.根据权利要求5所述的呼气阀，其中所述单向阀(5)与外界大气相通。

7.根据权利要求6所述的呼气阀，其中所述阀芯(2)为中空圆盘形状，并且其中心位置形成有开口。

8.根据权利要求6所述的呼气阀，其中所述阀芯(2)由硅胶制成。

9.根据权利要求1所述的呼气阀，其中所述壳体(11)为微型气缸，所述弹性件(10)为薄膜。

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