CN102500026B - 一种呼吸机气路系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种呼吸机气路系统，包括：氧气连通管道及其上串通的减压阀(REG1)和比例阀(PSOL1)；高压空气连通管道及其上串通的减压阀(REG2)和比例阀(PSOL2)；混合腔及与其连通的自由呼吸阀(SV)；主管道及其上串通的流量传感器探头(FQ1)和单向阀(CV3)；控制气源，控制气源输入端通过单向阀(CV4)旁气路连通氧气连通管道，单向阀(CV5)旁气路连通高压空气连通管道，输出端连通二位三通阀(SOV1)的进气端；SOV1出气端连通自由呼吸阀(SV)的控制端和比例阀(PSOL3)，排气端连通外部大气；PSOL3的另一端连通气阻和Peep阀气动控制端。

Description

一种呼吸机气路系统

技术领域

本发明涉及医疗设备，具体涉及一种呼吸机气路系统。

背景技术

传统呼吸机，气路结构如图1所示，包括三气源、流量检测和呼气末正压(peep)功能，对高端使用而言，工作不够稳定，监测不太精密，控制不够灵敏，通气仍有不畅，患者舒适度也不够。例如，流量检测系统包括内部检测和外部检测，由第一流量传感器、第二流量传感器以及第一流量传感器探头FQ1和第二流量传感器探头FQ2组成。由于该流量检测系统与整个呼吸机气路在一起，很难进行例行的在线校准。虽然也可以校准，但势必影响呼吸机的正常使用或者流量检测精度。另一方面，外部检测靠近使用者，由于冷热不匀使得第二流量传感器探头FQ2内部凝水，尤其是检测支气路凝水，造成第二流量传感器检测不准，检测精度不够，从而影响呼吸机精确控制，而这些技术在呼吸机中还没有出现或相关技术还没有被公开。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，如何提供一种呼吸机气路系统，工作更稳定，监测更精密，控制灵敏高，通气顺畅，并增加患者舒适度，满足高端使用需求。

本发明上述技术问题这样解决：构建一种呼吸机气路系统，通过外部接口、外部连通管道和Peep阀与使用者接通，包括：

氧气连通管道及其上由外到内气路串通的第一减压阀和第一比例阀；

高压空气连通管道及其上由外到内气路串通的第二减压阀和第二比例阀；

混合腔及与其连通的自由呼吸阀，混合腔二个输入端分别气路连通所述氧气连通管道和高压空气连通管道，混合腔输出端气路连通主管道；所述自由呼吸阀的另一端连通外部大气；

主管道及其上由内到外气路串通的第一流量传感器探头、第一单向阀和所述外部接口；

控制气源，控制气源第一输入端通过第二单向阀旁气路连通第一减压阀和第一比例阀之间的氧气连通管道，控制气源第二输入端通过第三单向阀旁气路连通第二减压阀和第二比例阀之间的高压空气连通管道，控制气源第一输出端连通第一二位三通阀的进气端；第一二位三通阀气路选择连通进气端和与出气端分二路分别气路连通的自由呼吸阀的控制端和第三比例阀，或者气路选择连通出气端和与排气端连通的外部大气；第三比例阀的另一端分二路分别气路连通用于对外排气的气阻和所述呼吸机外壳上Peep阀气动控制接口。

按照本发明提供的呼吸机气路系统，该呼吸机气路系统还包括：

第一电磁阀，出气端旁气路连通所述呼吸机外壳上第一外检测支路接口和内部第二流量传感器的第一检测口之间的管道，进气端连通所述控制气源第二输出端；

第二电磁阀，出气端旁气路连通所述呼吸机外壳上第二外检测支路接口和内部第二流量传感器的第二检测口之间的管道，进气端连通所述控制气源第二输出端。

按照本发明提供的呼吸机气路系统，该呼吸机气路系统还包括：

所述呼吸机外部的第二流量传感器探头，气路串通在Peep阀与使用者之间，通过第一外检测支路接口和第二外检测支路接口以及对应连接管道与呼吸机内部第二流量传感器气路连通。

按照本发明提供的呼吸机气路系统，该呼吸机气路系统还包括：

第二二位三通电磁阀，它的第一进气端气路连通第一流量传感器探头的第一检测孔，第二进气端连通外部大气，出气端连通第一流量传感器的第一检测口；

第三二位三通电磁阀，它的第一进气端气路连通第一流量传感器探头的第二检测孔，第二进气端连通外部大气，出气端连通第一流量传感器的第二检测口。

按照本发明提供的呼吸机气路系统，该呼吸机气路系统还包括：

第四二位三通电磁阀，它的第一进气端气路连通所述呼吸机外壳上第一外检测支路接口，第二进气端连通外部大气，出气端连通第二流量传感器的第一检测口；

第五二位三通电磁阀，它的第一进气端气路连通所述呼吸机外壳上第二外检测支路接口，第二进气端连通外部大气，出气端连通第二流量传感器的第二检测口。

按照本发明提供的呼吸机气路系统，该呼吸机气路系统还包括气路串通在所述氧气连通管道、高压空气连通管道或主管道上的过滤器。

按照本发明提供的呼吸机气路系统，该呼吸机气路系统还包括旁气路连通所述氧气连通管道、高压空气连通管道或主管道的压力传感器。

按照本发明提供的呼吸机气路系统，该呼吸机气路系统还包括气路串通在所述主管道上的氧电池。

按照本发明提供的呼吸机气路系统，该呼吸机气路系统还包括旁气路连通所述主管道的限压阀。

按照本发明提供的呼吸机气路系统，所述流量传感器是压力差式流量传感器。

本发明提供的呼吸机气路系统，采用双气源供气，21％-100％氧浓度连续可调；可选PEEP控制；泄压安全；防窒息吸气安全；近病患端触发，二氧化碳(CO2)监测，氧浓度监测，传感器自动校准；传感器除水；综合气动电控式急救，相对现有技术具有以下优势：

1、无须从机器中拆除或停止正常工作进行设备校准或除水；

2、能自动例行、检测精度高且可靠；

3、延长流量传感器及其探头使用时间和寿命；

4、高压气体关闭自由呼吸阀，关闭严密；

5、在断电异常时打开自由呼吸阀保证使用者安全；

6、即使自由呼吸阀接通高压气源，由于高压气源与使用者呼吸气源同源，这样也不会造成严重安全事故；

7、无须增加外部气源和内部减压阀；

8、工作时有持续稳定的第三气源；

9、成本低、可靠且无须任何额外使用操作。

附图说明

下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。

图1为传统呼吸机的气路结构示意图；

图2为本发明具体实施例呼吸机的气路结构示意图。

其中附图标记：

F1、F2、F3、F4、F5-过滤器，PQ1、PQ2、PQ3、PQ4、PQ5-高压压力传感器，REG1-第一减压阀，REG2-第二减压阀，TP1、TP2-调试接口，CV3-第一单向阀，CV4-第二单向阀，CV5-第三单向阀，PSOL1-第一比例阀，PSOL2-第二比例阀，PSOL3-第三比例阀，SV-自由呼吸阀，FQ1-第一流量传感器探头，FQ2-第一流量传感器探头，PRV-限压阀，OS-氧电池，HEM-湿热过滤器，PEEP-Peep阀，SENSOR-二氧化碳浓度传感器，SOV1-第一二位三通阀，SOV2-第二二位三通阀，SOV3-第三二位三通阀，SOV4-第一电磁阀，SOV5-第二电磁阀，SOV6-第四二位三通阀，SOV7-第五二位三通阀。

具体实施方式

首先，说明本发明具体实施例的呼吸机气路系统：

该气路系统，结构如图2所示，在传统呼吸机气路系统的基础上增加了自动校准、自动除水、自动选择气体和防窒息自由吸气部分。其中：

(一)自动校准部分

包括四个本发明新增的二位三通电磁阀SOV2、SOV3、SOV6和SOV7，它们通过对应气路把第一流量传感器和第二流量传感器分别选择连通各自第一流量传感器探头FQ1和第二流量传感器探头FQ2，或者连通本发明增加连通的外部大气。第一流量传感器与第一流量传感器探头FQ1连通和第二流量传感器与第二流量传感器探头FQ2连通时，则分别进行内部和外部流量检测，而第一流量传感器和第二流量传感器连通外部大气时则进行各自程序校零。第二流量传感器探头FQ2是外部器件，由用户选择并在需要时通过二根外部支气管接通第二流量传感器，而输入端通过自由呼吸阀PEEP连通呼吸机主气路输出，输出端气路连通使用者。

(二)自动除水部分

包括本发明新增的二个二位三通电磁阀SOV4和SOV5，以及由本发明新增的二个单向阀CV4和CV5构成的高压气源。其中：二个二位三通电磁阀SOV4和SOV5把第二流量传感器与流量传感器探头FQ2和高压气源二者中的一个选择连通。二位三通电磁阀SOV4、SOV5、SOV6和SOV7都选择连通第二流量传感器与第二流量传感器探头FQ2时，进行外部流量检测，而连通高压气源时则进行除水。二个单向阀CV4和CV5引入高压氧气或高压空气，由于呼吸机工作时，始终存在高压氧气和高压空气中的一种或二种，因此高压气源一直可用。

(三)自动选择气体和防窒息自由吸气

控制气源，控制气源第一输入端通过第二单向阀CV4旁气路连通第一减压阀REG1和第一比例阀PSO L1之间的氧气连通管道，控制气源第二输入端通过第三单向阀CV5旁气路连通第二减压阀REG2和第二比例阀PSOL2之间的高压空气连通管道，控制气源第一输出端连通第一二位三通阀SOV1的进气端；第一二位三通阀SOV1气路选择连通进气端和与出气端分二路分别气路连通的自由呼吸阀SV的控制端和第三比例阀PSOL3，或者气路选择连通出气端和与排气端连通的外部大气；第三比例阀PSOL3的另一端分二路分别气路连通用于对外排气的气阻和所述呼吸机外壳上Peep阀气动控制端。

第二，结合本发明具体实施例工作原理进一步详细说明：

(一)单气源工作

使用单气源工作时，例如纯氧状态，气体由气源接口，经过压力检测，通过过滤器到减压阀。减压后的气体再次进行过滤，到比例阀(即：比例电磁阀，由电信号控制，由电流大小控制开度的大小，最近控制流量大小)后到达混合腔。混合腔的气体通过过滤器，单向阀，流量传感器探头(探头有两个测试气体输送管，连接到内部流量传感器，进行监测)，泄压阀，氧电池，检测点，到病人出气口接头；病人出气口接波纹管，可选配接湿热过滤器，外部流量传感器探头，二氧化碳监测后供给患者。

(二)另外原理上配有PEEP控制：

PEEP的控制气源是两个主气源减压后的气体，通气两个单向阀自主选择气体，到二位三通阀(此阀为电磁阀，没有控制系统信号时，此处不连通，控制系统发出信号后，此阀连通)，经过比例电磁阀，压力检测点到呼气阀，比例阀的开度不同，呼气阀的排气状态的开度不同，患者呼气时就会有部分气体保留，达到PEEP效果。后端留有一排气气阻，持续排气，气阻的孔径与比例电磁阀开度成一定的比例，以维持稳定的正压。

(三)流量传感器校准原理

为使气路的监测及控制精确，在流量传感器探头上增加两个校准阀，无控制信号状态下传感器探头与压差式传感器连通，控制系统给出信号时，流量传感器与大气相通，此时流量传感器进行对空气校零，以此保证所监测的设备的流量值精确。

(四)流量传感器除水原理

为了使近病人端传感器探头的管路保持无水气凝结，监测及控制精确，在外部流量传感器探头检测管路上增加两个除水电磁阀，无控制信号时两个除水阀不工作，气路处理断开状态，控制系统给出信号时除水阀连通，主气路的高压气体为流量传感器探头两条监测管路快速通气，进行通气除水，保证设备流量值精确。

(五)防窒息自由吸气阀控制原理

主气路持续供气，供给控制阀，阀门无控制信号不通电时，本阀门处于病人管路与大气连通状态；患者可通过此阀吸大气中的气体；当系统控制给出信号，通电时，此阀门打开，处于前端高压气体与自由吸气阀门连通，控制气体会将此阀关闭，主气路会供结患者气体，而本阀关闭，不能供患者气体，本阀只提供设备无工作时的气体供应。

(六)控制阀门自动选择气体控制原理

在双气源或多气源供气的气路中，因可选择一种和多种同时使用，而主气源下支路的控制气体无法选择性控制，增加此控制原理，方便主气源下的气路控制；原理实现方法：在每个气源上增加一个单向阀，把多气源的气源混到一个气路内，另外使用单向阀的可使气体不能够反向流动，保证气路控制正常。

(七)系统自动校正原理

本原理中有内部装置原理和外部装置原理两部分，内部设有流量传感器与探头，有配套的校准阀；外部另设有流量传感器探头，有配套的校准阀和除水阀，流量传感器与压力传感器共用连接管路，对流量校准和同时又对压力进行校准；此种方式可做到整个系统的自动校正，也是保证监测灵敏，控制精确，性能稳定的关键。

系统校正过程：内部流量校正：在单独供气或双路供气时，气源经过气路的其他配件及阀门后，到流量传感器探头，再供给患者气体；传感器探头有两根监测管路接到传感器，在监测管路上增加两个二位三通阀，无控制信号状态下传感器探头与压差式传感器连通，控制系统给出信号时，流量传感器与大气相通，此时流量传感器进行对空气校零，以此保证所监测的设备的流量值精确。外部流量校正：外部流量传感器靠近病人端，检测病人吸入及呼出流量的同时，还与内部压力传感器连通，同时可检测吸入与呼出压力，靠近病人端会有凝水现象，在校准的同时增加除水阀，保证监测的准确性。工作顺序：气源是前端减压后的气体，校准功能同前，除水电磁阀，无控制信号时两个除水电磁阀不工作，气路处理断开状态，控制系统给出信号时除水阀连通，主气路的高压气体为流量传感器探头两条监测管路快速通气，进行通气除水，保证设备流量值精确。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种呼吸机气路系统，通过外部接口、外部连通管道和Peep阀（PEEP）与使用者接通，包括：

氧气连通管道及其上由外到内气路串通的第一减压阀（REG1）和第一比例阀（PSOL1）；

高压空气连通管道及其上由外到内气路串通的第二减压阀（REG2）和第二比例阀（PSOL2）；

混合腔及与其连通的自由呼吸阀（SV），混合腔二个输入端分别气路连通所述氧气连通管道和高压空气连通管道，混合腔输出端气路连通主管道；所述自由呼吸阀（SV）的另一端连通外部大气；

主管道及其上由内到外气路串通的第一流量传感器探头（FQ1）、第一单向阀（CV3）和所述外部接口；

其特征在于，还包括：

控制气源，控制气源第一输入端通过第二单向阀(CV4)旁气路连通第一减压阀（REG1）和第一比例阀（PSOL1）之间的氧气连通管道，控制气源第二输入端通过第三单向阀(CV5)旁气路连通第二减压阀（REG2）和第二比例阀（PSOL2）之间的高压空气连通管道，控制气源第一输出端连通第一二位三通阀（SOV1）的进气端；第一二位三通阀（SOV1）气路选择连通进气端和与出气端分二路分别气路连通的自由呼吸阀（SV）的控制端和第三比例阀（PSOL3），或者气路选择连通出气端和与排气端连通的外部大气；第三比例阀（PSOL3）的另一端分二路分别气路连通用于对外排气的气阻和所述呼吸机外壳上Peep阀气动控制接口。

2.根据权利要求1所述呼吸机气路系统，其特征在于，该呼吸机气路系统还包括：

第一电磁阀（SOV4），出气端旁气路连通所述呼吸机外壳上第一外检测支路接口和内部第二流量传感器的第一检测口之间的管道，进气端连通所述控制气源第二输出端；

第二电磁阀（SOV5），出气端旁气路连通所述呼吸机外壳上第二外检测支路接口和内部第二流量传感器的第二检测口之间的管道，进气端连通所述控制气源第二输出端。

3.根据权利要求1所述呼吸机气路系统，其特征在于，该呼吸机气路系统还包括：

所述呼吸机外部的第二流量传感器探头（FQ2），气路串通在Peep阀（PEEP）与使用者之间，通过第一外检测支路接口和第二外检测支路接口以及对应连接管道与呼吸机内部第二流量传感器气路连通。

4.根据权利要求1所述呼吸机气路系统，其特征在于，该呼吸机气路系统还包括：

第二二位三通电磁阀（SOV2），它的第一进气端气路连通第一流量传感器探头(FQ1)的第一检测孔，第二进气端连通外部大气，出气端连通第一流量传感器的第一检测口；

第三二位三通电磁阀（SOV3），它的第一进气端气路连通第一流量传感器探头(FQ1)的第二检测孔，第二进气端连通外部大气，出气端连通第一流量传感器的第二检测口。

5.根据权利要求1所述呼吸机气路系统，其特征在于，该呼吸机气路系统还包括：

第四二位三通电磁阀（SOV6），它的第一进气端气路连通所述呼吸机外壳上第一外检测支路接口，第二进气端连通外部大气，出气端连通第二流量传感器的第一检测口；

第五二位三通电磁阀（SOV7），它的第一进气端气路连通所述呼吸机外壳上第二外检测支路接口，第二进气端连通外部大气，出气端连通第二流量传感器的第二检测口。

6.根据权利要求1所述呼吸机气路系统，其特征在于，该呼吸机气路系统还包括气路串通在所述氧气连通管道、高压空气连通管道或主管道上的过滤器（F1、F2、F3、F4或F5）。

7.根据权利要求1所述呼吸机气路系统，其特征在于，该呼吸机气路系统还包括旁气路连通所述氧气连通管道、高压空气连通管道或主管道的压力传感器（PQ1、PQ2或PQ3）。

8.根据权利要求1所述呼吸机气路系统，其特征在于，该呼吸机气路系统还包括气路串通在所述主管道上的氧电池（OS）。

9.根据权利要求1所述呼吸机气路系统，其特征在于，该呼吸机气路系统还包括旁气路连通所述主管道的限压阀（PRV）。

10.根据权利要求2-5任一项所述呼吸机气路系统，其特征在于，所述流量传感器是压力差式流量传感器。

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