CN101757713A - 空氧混合机构及具有该机构的呼吸机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空氧混合机构，包括：壳体(3，4)，具有混合腔、以及分别设于混合腔两侧的第一腔和第二腔，并且第一腔的排气口(13)通过混合腔与第二腔的排气口(14)连通；以及可轴向移动的芯轴(1)，芯轴(1)依次穿过第一腔、混合腔和第二腔，并且芯轴(1)具有容纳于混合腔中的台阶部(15)，台阶部(15)沿轴向移动的方向能够同时改变两个排气口(13，14)的开度。本发明还提供一种呼吸机，包括：前述的空氧混合机构；以及流量比例阀，与空氧混合机构的块插接头(6)连通，以控制送出的气体量。本发明在较小通气量和较大流量情况下均能够实现氧浓度的精确控制，并且本发明能够在较高的压力条件下工作。

Description

空氧混合机构及具有该机构的呼吸机

技术领域

本发明涉及一种空氧混合机构以及具有该机构的呼吸机。

背景技术

在呼吸机、麻醉机等医疗器械的使用过程中，必需对患者进行机械通气，对于正在接受治疗的患者来说，通气量的大小控制和氧浓度调节是非常重要的，特别是婴幼儿患者和危重症患者。从成人大潮气量到婴幼儿小潮气量下氧浓度的精确、灵敏、连续调节，这决定了呼吸机的精度，也决定着呼吸机的档次，

目前，各种呼吸机氧浓度的调节按不同方式有依靠两个流量比例阀控制调节的，有依靠不同通径的电磁阀岛排列组合进行调节的，也有依靠一套独立的混氧机构进行调节的。

依靠两个流量比例阀进行氧浓度的调节，普通流量比例阀本身的局限性，在小流量下很难做到精确控制，换取高精度的小流量比例阀又很难达到大流量的要求。并且提高硬件性能意味着提高很多产品成本。对于设计人员来说是尽量避免的。依靠阀岛进行潮气量和氧浓度的调节，可以满足很高的精度，但阀岛的组合大大增加了设计成本，同时对于电源板也需要很高的功率来满足阀岛的使用，这样设计增大了功率损耗，减少了电池使用寿命。空氧混合机构，相当于两个节流阀，通过改变空气、氧气入口端的开度调节气流的大小来实现氧浓度的调节，但一般情况下使用在100KPa压力下。

如何在高压条件下使用空氧混合机构，在较大的流量范围内精确控制氧浓度，在较大压力条件下实现良好密封效果，同时又能降低制造成本，实现方便、快捷、经济的维修，保证零件间良好的互换性，是本次发明所要解决的主要问题

发明内容

本发明正是致力于克服现有技术的上述缺陷而作出的。本发明的目的在于提出一种空氧混合机构，本发明在较小通气量和较大流量情况下均能够实现氧浓度的精确控制，并且本发明能够在较高的压力条件下工作。

为解决上述技术问题，本发明提供一种空氧混合机构，包括：壳体，具有混合腔、以及分别设于混合腔两侧的第一腔和第二腔，并且第一腔的排气口通过混合腔与第二腔的排气口连通；以及可轴向移动的芯轴，芯轴依次穿过第一腔、混合腔和第二腔，并且芯轴具有容纳于混合腔中的台阶部，台阶部沿轴向移动的方向能够同时改变两个排气口的开度。

优选地，芯轴的台阶部的横截面大于两个排气口中每个排气口的横截面，并且台阶部与两个排气口的密封面为平面。

优选地，壳体的一端通过螺母座密封，芯轴从螺母座穿出并与螺母座螺纹配合，以使芯轴在壳体中轴向移动，壳体的另一端通过堵头密封。

优选地，芯轴由步进电机驱动。

优选地，混合腔的出口端设有块插接头，以输出混合腔中的气体。

本发明还提供一种呼吸机，包括：前述的空氧混合机构；以及流量比例阀，与空氧混合机构的块插接头连通，以控制送出的气体量。

本发明的有益效果是，由于本发明通过改变第一腔的排气口与第二腔的排气口的开度来调节来自第一腔的气体与来自第二腔的气体的混合浓度，所以即使在通气量较小的情况下本发明也能够实现氧浓度的控制。

另一方面由于芯轴与第一腔的排气口和第二腔的排气口的密封面采用平面，相比于锥面密封而言，平面密封结构承受较大的压力，所以本发明能够在较大压力的情况下适用，而且加工简单。

再者，由于芯轴通过步进电机驱动，所以控制精度较高，而且本发明的空氧混合机构体积小、安装维护方便、制造成本低、控制稳定。

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

附图组成本说明书的一部分，用来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，并可与说明书一起用来说明本发明的原理。附图中：

图1是示意性地示出本发明空氧混合机构的剖视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。在附图中相同的部件用相同的标号表示。

参考图1，本发明的空氧混合机构包括：壳体3和4、以及芯轴1，其中，壳体3和4相互结合并在连接处密封，壳体3和4中形成有混合腔、以及分别位于该混合腔两侧的第一腔和第二腔，具体地，从图1中看出第一腔和混合腔设于壳体3中，第二腔设于壳体4中，并且第一腔的排气口13与第二腔的排气口14通过混合腔连通，连接后的壳体3和4的两端分别通过螺母座2和堵头5密封，其中，螺母座与壳体3密封连接，堵头5与壳体4密封连接。

继续参考图1，描述芯轴1及其配合关系，具体地，芯轴1依次穿过第一腔、混合腔和第二腔，并与螺母座2螺纹配合，芯轴1的伸出螺母座2的一端通过联轴器9与步进电机10连接，从而在步进电机10的驱动下，芯轴1沿轴向往复移动，本实施例中芯轴1和螺母座2构建的运动副采用固定螺母座2的方式，这种传动方式位置控制精度高，这种设计在空氧混合机构中可以使传动的芯轴1位置控制更加准确。芯轴1具有容纳于混合腔中的台阶部15，该台阶部15沿往复轴向移动的方向能够同时改变两个排气口13，14的开度，由此改变混合腔中的混合气体浓度。本发明中，芯轴1与第一腔的排气口和第二腔的排气口的密封采用面密封，这样可以避免密封面是锥面或者球面时对芯轴1和腔的同轴度要求较高精度的影响，实现较高压力条件下的密封要求。同时平面比锥面和球面的加工工艺性要好很多，加工的表面光洁度也容易得到保证。此处设计降低的加工精度要求可以降低加工成本，提高的加工的工艺性又使空氧混合机构的精度大大提高。同时，利用帕斯卡压力公式F＝P×A，通过分析计算芯轴1各个截面面积，引入气体在芯轴1不同截面上形成的压力来消除螺纹传动的间隙，从而在设计上减少了机构部件弹簧，降低了设计成本，同时使空氧混合机构的精度在设计上即达到有效保障。

另外，从图1还可看出，第一腔的入口端设有用于输入气体的接头11，第二腔的入口端设有用于输入气体的接头12，混合腔的出口端设有用于输出混合气体的块插接头6。本发明的空氧混合机构的各处密封均通过O型圈密封，此方式安全可靠，价格低廉，并且拆卸维护方便，例如，芯轴1与螺母座2之间设有O型密封圈8，壳体3与螺母座2之间设有O型密封圈7。

参照图1，描述本发明的工作过程，接头11用于输入空气，接头12用于输入氧气，具体工作过程为：通过控制步进电机10精确控制芯轴1的台阶部15在混合腔中的位置，同时控制第一腔的排气口13与第二腔的排气口14的开度，图1中示出芯轴1位置处于最右端时的情况，此时第二腔的排气口被密封，第一腔的排气口的开度达到最大值，即第一腔中的空气至混合腔的流通能力达到最大值，此时混合腔中为100％的空气，氧浓度即为空气中的氧浓度21％。步进电机10控制芯轴1向左微调，第一腔的排气口的开度逐渐减小，第二腔的排气口的开度逐渐增大，即空气流量变小，氧气流量增加，台阶15沿轴向移动的每个位置均对应相应的氧浓度值。直到芯轴1移动到最左端，此时第一腔与混合腔之间被全部关闭，第二腔的排气口开度达到最大，对应的是氧气流通量达到最大值，此时，混合腔经块插接头6送出的是100％的纯氧。由此可以实现氧浓度的持续地精确控制。

本发明的空氧混合机构前提工作环境为保证空气氧气两路气体的压力稳定。

本发明还提供一种治疗型呼吸机，包括：本发明的空氧混合机构；以及流量比例阀，与空氧混合机构的块插接头6连通，以控制送出的气体量。该呼吸机是一种辅助通气装置，它由吸气管和呼气管同时连接在患者端。患者从呼吸机吸气管吸取气体，再通过呼吸管排出气体。空氧混合机构设置在进气模块上，是呼吸机吸气管前呼吸机内部气路的一部分，通过外接气源的空气、氧气两路气体经过空氧混合机构，依靠步进电机10控制芯轴1的轴向移动同时调节空气氧气流通量，达到患者所需要的氧浓度的要求，再通过流量比例阀送出患者所需要的潮气量，接入吸气管路。

尽管本发明已经参照附图和优选实施例进行了说明，但显然，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明作出各种更改和变化。本发明的各种更改、变化由所附的权利要求书及其等同物的内容涵盖。

Claims (6)

1.一种空氧混合机构，其特征在于，包括：

壳体(3，4)，具有混合腔、以及分别设于所述混合腔两侧的第一腔和第二腔，并且所述第一腔的排气口(13)通过所述混合腔与所述第二腔的排气口(14)连通；以及

可轴向移动的芯轴(1)，所述芯轴(1)依次穿过所述第一腔、混合腔和第二腔，并且所述芯轴(1)具有容纳于所述混合腔中的台阶部(15)，所述台阶部(15)沿所述轴向移动的方向能够同时改变所述两个排气口(13，14)的开度。

2.根据权利要求1所述的空氧混合机构，其特征在于，所述芯轴(1)的台阶部(15)的横截面大于所述两个排气口(13，14)中每个排气口的横截面，并且所述台阶部(15)与所述两个排气口(13，14)的密封面为平面。

3.根据权利要求2所述的空氧混合机构，其特征在于，所述壳体(3，4)的一端通过螺母座(2)密封，所述芯轴(1)从所述螺母座(2)穿出并与所述螺母座(2)螺纹配合，以使所述芯轴(1)在所述壳体(3，4)中轴向移动，所述壳体(3，4)的另一端通过堵头(5)密封。

4.根据权利要求3所述的空氧混合机构，其特征在于，所述芯轴(1)由步进电机(10)驱动。

5.根据权利要求4所述的空氧混合机构，其特征在于，所述混合腔的出口端设有块插接头(6)，以输出所述混合腔中的气体。

6.一种呼吸机，其特征在于，包括：

前述任一项权利要求所述的空氧混合机构；以及

流量比例阀，与所述空氧混合机构的块插接头(6)连通，以控制送出的气体量。

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