CN105597208B - 一种呼吸机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种呼吸机，包括风机以及与所述风机连通的气流输出通道，所述风机包括第一风机和第二风机，所述第二风机的进风口与所述第一风机的出风口连通，所述第二风机的出风口与所述气流输出通道连通。本发明呼吸机采用包括第一风机和第二风机的动力结构，其中第一风机作为供气源为第二风机供气，进而获得二级增压效果，因此，本发明呼吸机相对现有呼吸机在目标输出压力相同的情况下，可以降低对各风机转速的要求，进而使得本发明呼吸机在响应速度、噪声、发热量、供气量等方面的具有更加优良的性能表现。

Description

一种呼吸机
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，更具体地，本发明涉及一种呼吸机。
背景技术
消费者对家用呼吸机的性能要求随其普及程度日益增进，特别是呼吸机的噪声、响应速度、发热量、供气量、体积等方面的性能。呼吸机通常包括主机，面罩，导管组成，主机内设置有风机，风机的出风口连接导管的一端，然后导管的另一端再连接面罩，主机内设置的风机可以输出具有压力的气体，从而可以为患者供气，目前市面上的家用呼吸机的动力源均采用风机结构，该种动力结构在面对高压力时存在负荷过大导致呼吸机性能降低的问题，这主要体现在：当需要高压力时，风机转速将随之提高，这将产生大量的热，影响风机的性能；风机在高压力工作时，转速提升速度较慢，无法即时达到指定压力值；风机在高转速工作时震动加剧、噪声增大，严重影响消费者的体验度。
发明内容
本发明实施例的一个目的是提供一种呼吸机，以改善呼吸机在面对高压力时的性能表现，解决了呼吸机的风机提速慢及噪声大的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种呼吸机，包括风机以及与所述风机连通的气流输出通道，所述风机包括第一风机和第二风机；所述第二风机的进风口与所述第一风机的出风口连通，所述第二风机的出风口与所述气流输出通道连通。
优选的是，所述呼吸机还包括设置在所述第二风机外部且对所述第二风机形成密闭包裹的密封外壳，且所述密封外壳与所述第二风机之间留有空间形成供气体流动的散热腔，所述第一风机的出风口与所述散热腔的腔体入口连通，以使所述第二风机的进风口通过所述腔体入口与所述第一风机的出风口连通，所述第二风机的出风口位于所述散热腔上。
优选的是，所述第二风机的进风口背对所述散热腔的腔体入口；或者，所述第二风机的进风口的中心线未与所述散热腔的腔体入口的中心线重合。
优选的是，所述风机包括至少两个所述第一风机，所有第一风机采用前一个第一风机的出风口与后一个第一风机的进风口连通的方式顺序串联连接。
优选的是，所述第二风机的进风口通过密封管道与所述第一风机的出风口连通。
优选的是，所述密封管道与所述第二风机的进风口之间、及所述密封管道与所述第一风机的出风口之间均通过设置密封材料密封连接；或者，所述密封管道与所述第二风机的进风口、及所述密封管道与所述第一风机的出风口均通过锥面连接结构密封连接。
优选的是，所述第一风机与所述第二风机一一对应配置，所述第一风机的出风口通过弹性密封件与所述第二风机的进风口密封连接，其中，所述第一风机与所述第二风机均固定安装在风机固定仓上，且所述弹性密封件在所述第一风机与所述第二风机之间呈压缩状态。
优选的是，所述第一风机与所述第二风机一一对应配置，所述第一风机的出风口通过弹性密封囊与所述第二风机的进风口密封连接，其中，所述第一风机及所述第二风机均被所述弹性密封囊紧密包裹，且所述第一风机的出风口与所述第二风机的进风口在所述弹性密封囊内连通，所述第一风机的进风口及所述第二风机的出风口均通过所述弹性密封囊外露。
优选的是，所述呼吸机还包括：
输入单元，用于接收预设的目标输出压力；
控制单元，用于根据所述输入单元提供的目标输出压力确定所述第一风机和所述第二风机的转速，并按照确定的转速驱动所述第一风机和所述第二风机运转；
监测单元，用于监测所述气流输出通道的实际输出压力；以及，
显示单元，用于显示所述监测单元提供的实际输出压力。
优选的是，所述输入单元还用于接收用户触发的转速升高请求和转速降低请求，并将所述请求提供给所述控制单元；所述控制单元还用于在每接收到一次转速升高请求时将所述风机的转速升高一个调节步距，及还用于在每接收到一次转速降低请求时将所述风机的转速降低一个调节步距。
本发明的发明人发现，在现有技术中，存在呼吸机的动力结构在面对高压力时存在负荷过大导致呼吸机性能降低的问题。因此，本发明所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本发明是一种新的技术方案。
本发明的一个有益效果在于，本发明呼吸机采用包括第一风机和第二风机的动力结构，其中第一风机作为供气源为第二风机供气，进而获得二级增压效果，因此，本发明呼吸机相对现有呼吸机(采用单风机动力结构)在目标输出压力相同的情况下，可以降低对各风机转速的要求，进而使得本发明呼吸机在响应速度、噪声、发热量、供气量等方面将具有更加优良的性能表现。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1为根据本发明呼吸机的风机部分的一种实施方式的方框原理图；
图2为根据本发明呼吸机的风机部分的一种实施方式的结构示意图；
图3为图2所示风机部分的分解示意图；
图4为根据本发明呼吸机的风机部分的另一种实施方式的结构示意图；
图5为图4所示密封管道的结构示意图；
图6为图4所示风机部分的剖视示意图，图中箭头代表空气在密封管道中的流动方向；
图7为根据本发明呼吸机的风机部分的第三种实施方式的结构原理图；
图8为图7所示风机部分的分解示意图；
图9为图7所示风机部分的剖视示意图，图中箭头代表空气在各风机内部的流动方向；
图10为根据本发明呼吸机的风机部分的第四种实施方式的结构原理图；
图11为根据本发明呼吸机的控制系统的一种实施方式的方框原理图。
附图标记说明：
1-第一风机； 11-第一风机的出风口；
2-第二风机； 21-第二风机的出风口；
22-第二风机的进风口； 3-密封管道；
4-气流输出通道； 51-输入单元；
52-控制单元； 53-监测单元；
54-显示单元； 6-风机固定仓；
7-弹性密封件； 8-弹性密封囊；
81-筋位； 9-密封外壳；
91-散热腔； 92-脖颈部；
91a-腔体入口； 93-连接开口。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
本发明为了解决现有呼吸机的动力结构存在面对高压力时因负荷过大导致呼吸机性能降低的问题，提供了一种经改进的呼吸机，如图1至图10所示，本发明呼吸机包括风机以及与风机连通的气流输出通道4，风机包括第一风机1、及对应第一风机1的第二风机2，在此，一个第一风机1可以对应一个第二风机2，也可以对应两个以上(包含两个)第二风机2，一个第二风机2可以对应一个第一风机1，也可以对应两个以上(包含两个)第一风机1，在此，多个第一风机1可以采用串联的方式连接在一起，该串联具体是指前一个第一风机1的出风口11与后一个第一风机1的进风口连通。第一风机1可以为离心风机、轴流风机等多种类风机，上述多个串联的第一风机1也可以为不同种类、不同功率的风机，其中，图1至图10示出了具有一个第一风机1和一个第二风机2的实施例，第二风机2的进风口22与对应第一风机1的出风口11连通，第二风机2的出风口21与气流输出通道4连通，即呼吸机最终通过气流输出通道4向患者提供压力空气。上述气流输出通道可以为呼吸机的导管，也可以是第二风机2的自身的导管部分，或者是其它将第二风机气流导出的部分。
由于本发明呼吸机采用具有第一风机1和第二风机2的动力结构，其中，第一风机1作为供气源为第二风机2供气，因此该种动力结构能够获得二级增压效果，这使得本发明呼吸机相对现有呼吸机(采用单风机动力结构)在目标输出压力相同的情况下，可以降低对各风机转速的要求，进而使得本发明呼吸机在响应速度、噪声、发热量等方面将具有更加优良的性能表现，例如，在目标输出压力为20hpa的情况下，现有呼吸机的风机的目标转速要达到25000转/分钟，响应时间(即风机从0转/分钟的初始转速达到25000转/分钟的目标转速所需的提速时间)为13.375秒，而本发明呼吸机在采用具有一个第一风机1和一个第二风机2的动力结构的情况下，如果第一风机1和第二风机2的性能与现有呼吸机的风机的性能相同，则本发明呼吸机的第一风机1和第二风机2的目标转速将降为18000转/分钟，响应时间降为13.215秒，由此可见，本发明呼吸机相对现有呼吸机在目标输出压力相同的情况下将具有更快的响应速度，而且由于本发明呼吸机的风机相对现有呼吸机的风机的目标转速明显降低，因此，本发明呼吸机相对现有呼吸机在目标输出压力相同的情况下还将具有更小的噪声和更低的发热量；从另一个角度，本发明呼吸机与现有呼吸机在响应速度、发热量和噪声程度相当的情况下，将能够获得更大的供气量。
为了进一步提高本发明呼吸机中各风机的作用效果，第一风机1的出风口11应该与对应第二风机2的进风口22密封连接，以使第一风机1排出的空气能够被完全提供给对应的第二风机2，进而提高对各风机的利用率，以下提供了几种可供选择的密封连接结构。
密封连接结构一：在本发明的一个具体实施例中，如图2至图6所示，第二风机2的进风口22通过密封管道3与对应第一风机1的出风口11连通，其中，密封管道3与对应第二风机2的进风口22、及与对应第一风机1的出风口11密封连接，这可以使压力空气仅能通过气流输出通道4输出，进而提高各风机的作用效果。在此基础上，该密封管道3可以是直线管道，也可以是弯曲管道，而且该密封管道3根据第一风机1与第二风机2的对应关系可以具有或者不具有分支通道。在图2至图6所示的实施例中，一个第一风机1对应一个第二风机，该密封管道3采用不具有分支通道的直管道，即密封管道3的轴线方向一致，以进一步提高呼吸机的响应速度。
在本发明的一个具体实施例中，密封管道3与对应第二风机2的进风口22之间、及与对应第一风机1的出风口11之间通过设置密封材料密封连接，该密封材料可以是密封圈、密封胶、密封垫片等，或者密封管道3与对应第二风机2的进风口22、及与对应第一风机1的出风口11通过锥面连接结构密封连接，该锥面连接结构即为形成密封副的两个接触面为锥面。
为了提高本发明呼吸机的散热能力，在本发明的一个具体实施例中，如图4至图6所示，在上述实施例的基础上，还包括设置在第二风机2外部且对第二风机2形成密闭包裹的密封外壳9，该密封外壳9与第二风机2之间留有空间形成供气体流动的散热腔91，第一风机1的出风口11与散热腔91的腔体入口91a连通，以使第二风机2的进风口22通过腔体入口91a与第一风机1的出风口11连通，第二风机2的出风口21位于密封外壳99上，以使第二风机2的出风口21能够与气流输出通道4连通，例如，密封外壳9可通过连接开口93与第二风机2的外壳密封连接，使得第二风机2仅有出风口21通过密封外壳9外露；另外，第二风机2的进风口22优选为与未面向散热腔91的腔体入口91a，这可以是进风口22的中心线未与腔体入口91a的中心线重合，这说明经由腔体入口91a进入散热腔91内的空气无法直接进入第二风机2的进风口22中，而是需要在散热腔91中扩散、流动才能进入第二风机2的进风口22中，因此，进入散热腔91内的空气将流经第二风机2的表面带走第二风机2产生的热量，进而实现通过第一风机1协助对应的第二风机2散热的目的，这特别是如图6所示，该第二风机2的进风口22背对散热腔91的腔体入口91a，这样，进入散热腔91内的空气将形成环流进入第二风机2的进风口22中，使散热效果达到最佳。
为了便于将第二风机2安装在密封外壳9中，可通过将弹性材料制成该密封外壳9，并可进一步通过在密封外壳9与第二风机2之间设置支架的结构，相对第二风机2撑起密封外壳9，形成较大容器的散热腔91，避免堵塞进风口22，保证散热腔91内气体流动的通畅性。
在图4至图6所示的实施例中，密封外壳9通过相对于散热腔91内缩的脖颈部92与第一风机1的出风口11连通，以使散热腔91的腔体入口91a相对散热腔91具有较小的横截面积，这样，经由腔体入口91a进入散热腔91内的空气便均需要向四周扩散而到达第二风机2的进风口22中，进而可以进一步提高第一风机1协助对应第二风机2散热的效果，其中，该脖颈部92与散热腔91相承接的部分即为散热腔91的腔体入口91a。
密封连接结构二：如图7至图9所示，在第一风机1与第二风机2一一对应配置的实施例中，该第一风机1的出风口11通过弹性密封件7与对应第二风机2的进风口22密封连接，其中，第一风机1与对应第二风机2均固定安装在风机固定仓6上，且弹性密封件7在第一风机1与对应第二风机2之间呈压缩状态，进而保证密封可靠性，因此，该风机固定仓6具有用于安装各风机、及使得弹性密封件7在第一风机1与对应第二风机2之间保持压缩状态两方面的作用。
在此，该弹性密封件7可以夹设在第一风机1的出风口11的边沿与对应第二风机2的进风口22的边沿之间，也可以夹设在第一风机1的位于出风口11外周的部分与对应第二风机2的位于进风口22外周的部分之间，以形成包围出风口11和进风口22的密闭空间。
上述第一风机1和第二风机2可通过法兰连接结构或者定位结构固定安装在风机固定仓6上，该定位结构例如是：风机固定仓6包括相对布置的上止挡部和下止挡部、及将上止挡板与下止挡板连接在一起的连接部，以使第一风机1与对应第二风机2串联后夹设在上止档部与下止挡板部之间，进而实现第一风机1与对应第二风机2在风机固定仓6上的定位与固定，为此，该上止挡部应该设置供第一风机1的进风口外露的缺口，该下止挡部应该设置供第二风机2的出风口21外露的缺口。
上述“上”、“下”等表示方位的用词并不意于说明被限定部分的具体位置及方位，仅用来表示被限定部分之间的相对位置关系。
另外，在第一风机1和第二风机2通过定位结构固定安装在风机固定仓6上的实施例中，为了便于进行第一风机1和第二风机2在风机固定仓6上的安装，该风机固定仓6可以采用分体式结构，其中，风机固定仓6的相互分离的部分可通过紧固螺钉等固定连接在一起。
密封连接结构三：如图10所示，在第一风机1与第二风机2一一对应配置的实施例中，第一风机1的出风口11还可通过弹性密封囊8与对应第二风机2的进风口22密封连接，其中，第一风机1及对应第二风机2均被弹性密封囊8紧密包裹，该紧密包裹的定义为弹性密封囊8在包裹第一风机1及对应第二风机2时发生弹性变形，进而使得弹性密封囊8依靠恢复弹性形变的作用力紧箍在风机的表面上，实现密封连接，且第一风机1的出风口11与对应第二风机2的进风口22在弹性密封囊8内连通，即在弹性密封囊8与第一风机1和第二风机2之间形成的密闭空间内连通，而第一风机1的进风口及对应第二风机2的出风口21则均通过弹性密封囊8外露。
上述弹性密封囊8例如可以采用硅胶、软质PVC、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、POE塑料等软胶材料制成，以获得高回弹性。
为了便于实现第一风机1和第二风机2在弹性密封囊8内的定位，如图10所示，该弹性密封囊8的内壁可设置有筋位81，该筋位81夹设在第一风机1与对应第二风机2之间，以通过筋位81辅助进行风机在弹性密封囊8内的定位。为了提高筋位81的定位作用，优选是在弹性密封囊8内壁上设置一圈筋位81。
本发明呼吸机可以按照设定的档位控制各风机运转，即预先设定不同档位下各风机对应的转速，也可以根据用户输入的目标输出压力控制各风机运转，后者对于用户而言将更加友好，为此，本发明还提供了一种能够实现根据用户输入的目标输出压力控制各风机运转的控制方式的控制系统，如图11所示，该控制系统包括输入单元51、控制单元52、监测单元53和显示单元54，该输入单元51用于预设的目标输出压力，该输入单元51例如包括按键和/或触摸屏；该控制单元52用于根据输入单元提供的目标输出压力确定各风机的转速，并按照确定的转速驱动对应风机运转，具体可以为，控制单元被设置为通过查询预先存储的反映目标输出压力与各风机转速之间对应关系的对照表或者曲线，确定各风机的对应所述当前目标输出压力的转速；该监测单元53用于监测气流输出通道4的实际输出压力；该显示单元54用于显示监测单元提供的实际输出压力，这样方便用户获知实际输出压力与当前目标输出压力之间的偏差。
上述对照表或者曲线可通过实验手段获得，由于对照表无法对目标输出压力进行穷举，因此，这一方面可以限定用户能够输入的目标输出压力，并按照该限定通过实验手段获得对应的对照表，另一方面可以允许用户任意输入目标输出压力，这要求控制单元能够根据该对照表，通过插值的手段确定各风机的转速。
另外，上述控制单元52可包括与风机一一对应的控制分单元，例如，在呼吸机包括一个第一风机1和一个第二风机2的实施例中，该控制单元52可包括第一控制分单元和第二控制分单元，该控制分单元仅用于确定对应风机的转速，并按照确定的转速驱动对应风机运转，这说明，各控制分单元将预先存储的反映目标输出压力与对应风机转速之间对应关系的对照表，并根据各自的对照表确定对应风机的对应当前目标输出压力的转速。
上述监测单元53可以包括流量传感器和/或压力传感器，该传感器具体安装在气流输出通道4中，以通过采集到的气体流量和/或气体压力获取实际输出压力。
由于呼吸机在使用中会受到各种因素的影响，这可能导致实际输出压力相对用户输入的当前目标输出压力具有偏差，因此，在本发明的一个具体实施例中，该输入单元51还用于接收用户触发的转速升高请求和转速降低请求，并将该请求提供给控制单元52；对应地，该控制单元52还用于在每接收到一次转速升高请求时将各风机的转速升高一个调节步距(该调节步距可根据需要设置)，及还用于在每接收到一次转速降低请求时将各风机的转速降低一个档位。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分相互参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，而且各个实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种呼吸机，包括风机以及与所述风机连通的气流输出通道(4)，其特征在于，所述风机包括第一风机(1)和第二风机(2)，所述第一风机(1)与所述第二风机(2)各自为一个单体；所述第二风机(2)的进风口(22)与所述第一风机(1)的出风口(11)连通，所述第二风机(2)的出风口(21)与所述气流输出通道(4)连通；
所述呼吸机还包括：
输入单元(51)，用于接收预设的目标输出压力；以及，
控制单元(52)，用于根据所述输入单元(51)提供的目标输出压力确定所述第一风机(1)和所述第二风机(2)的转速，并按照确定的转速驱动所述第一风机(1)和所述第二风机(2)运转；
所述控制单元(52)包括第一控制分单元和第二控制分单元，每一控制分单元用于确定对应风机的转速，并按照确定的转速驱动对应风机运转。
2.根据权利要求1所述的呼吸机，其特征在于，所述呼吸机还包括设置在所述第二风机(2)外部且对所述第二风机(2)形成密闭包裹的密封外壳(9)，且所述密封外壳(9)与所述第二风机(2)之间留有空间形成供气体流动的散热腔(91)，所述第一风机(1)的出风口(11)与所述散热腔(91)的腔体入口(91a)连通，以使所述第二风机(2)的进风口(22)通过所述腔体入口(91a)与所述第一风机(1)的出风口(11)连通，所述第二风机(2)的出风口(21)位于所述散热腔(91)上。
3.根据权利要求2所述的呼吸机，其特征在于，所述第二风机(2)的进风口(22)背对所述散热腔(91)的腔体入口；或者，所述第二风机(2)的进风口(22)的中心线未与所述散热腔(91)的腔体入口(91a)的中心线重合。
4.根据权利要求1所述的呼吸机，其特征在于，所述风机包括至少两个所述第一风机(1)，所有第一风机(1)采用前一个第一风机(1)的出风口(11)与后一个第一风机(1)的进风口连通的方式顺序串联连接。
5.根据权利要求1所述的呼吸机，其特征在于，所述第二风机(2)的进风口(22)通过密封管道(3)与所述第一风机(1)的出风口(11)连通。
6.根据权利要求5所述的呼吸机，其特征在于，所述密封管道(3)与所述第二风机(2)的进风口(22)之间、及所述密封管道(3)与所述第一风机(1)的出风口(11)之间均通过设置密封材料密封连接；或者，所述密封管道(3)与所述第二风机(2)的进风口(22)、及所述密封管道(3)与所述第一风机(1)的出风口(11)均通过锥面连接结构密封连接。
7.根据权利要求1所述的呼吸机，其特征在于，所述第一风机(1)与所述第二风机(2)一一对应配置，所述第一风机(1)的出风口(11)通过弹性密封件与所述第二风机(2)的进风口(22)密封连接，其中，所述第一风机(1)与所述第二风机(2)均固定安装在风机固定仓(6)上，且所述弹性密封件(7)在所述第一风机(1)与所述第二风机(2)之间呈压缩状态。
8.根据权利要求1所述的呼吸机，其特征在于，所述第一风机(1)与所述第二风机(2)一一对应配置，所述第一风机(1)的出风口(11)通过弹性密封囊(8)与所述第二风机(2)的进风口(22)密封连接，其中，所述第一风机(1)及所述第二风机(2)均被所述弹性密封囊(8)紧密包裹，且所述第一风机(1)的出风口(11)与所述第二风机(2)的进风口(22)在所述弹性密封囊(8)内连通，所述第一风机(1)的进风口及所述第二风机(2)的出风口(21)均通过所述弹性密封囊(8)外露。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的呼吸机，其特征在于，所述呼吸机还包括：
监测单元(53)，用于监测所述气流输出通道(4)的实际输出压力；以及，
显示单元(54)，用于显示所述监测单元(53)提供的实际输出压力。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的呼吸机，其特征在于，所述输入单元(51)还用于接收用户触发的转速升高请求和转速降低请求，并将所述请求提供给所述控制单元；所述控制单元(52)还用于在每接收到一次转速升高请求时将所述风机的转速升高一个调节步距，及还用于在每接收到一次转速降低请求时将所述风机的转速降低一个调节步距。
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