CN111757767B - 呼吸机 - Google Patents

Abstract

本发明公开呼吸机，包括第一气囊和第二气囊、阀组、一个及以上分子筛罐、储氧罐、空氧混合器、面罩一体漏气阀；第二气囊和第一气囊之间具有挤压板，第二气囊的出气口与分子筛罐连接，分子筛罐两端分别具有排氮口和排氧口，排氧口与储氧罐连接，第二气囊内部空间压缩扩张一次与分子筛罐内分子筛吸附解吸一次同步；第一气囊的出气口连接空氧混合器，空氧混合器连接面罩一体漏气阀。本发明的有益效果：在普通呼吸机上增加了极低的成本，便让呼吸机自带了制氧功能，该装置能随时补充一定量的氧气添加，并在特殊状况下还可脱电工作，解决了部分用户需要吸入富氧的应急或者低成本需求。

Description

呼吸机

技术领域

本发明涉及一种呼吸系统，尤其涉及的是一种呼吸机。

背景技术

呼吸机是一种能够起到预防和治疗呼吸衰竭，减少并发症，挽救及延长病人生命的至关重要的医疗设备，但普通呼吸机只是帮助人自主通气呼吸，本身并不俱备制氧功能，而部分患者，比如慢阻肺病人，有二氧化碳潴留，就需要用呼吸机去排二氧化碳，同时需要额外的氧气来补充身体的氧气饱和度；对于肺部功能严重衰竭的病人，没有办法给身体内的组织细胞供应足够的氧气进行新陈代谢，在用呼吸机的同时，也需要添加一定浓度的氧气。

变压吸附法(简称PSA)作为一种气体分离技术问世后，就受到各国工业界的关注，竞相开发和研究，发展迅速。其工作原理是：利用吸附剂分子筛对不同气体分子吸附性能的差异而将气体混合物分开，吸附平衡后根据分子筛在不同压力下对吸附气体吸附量不同的特性，降低压力使分子筛解除对吸附气体的吸附，这一过程称为再生。随着科技的不断进步，制作分子筛的材料同工艺也不断发展，已经出现了最短吸附时间接近一秒的超高速分子筛。目前市场上的大多数制氧机也是采用此技术开发生产。

现有的呼吸机通常需要采用外挂氧气瓶或氧气袋，或者是同制氧机配合使用，如申请号201320181114.1，公开一种呼吸内科专用无创呼吸机，包括面罩，所述面罩连接带有报警装置的传送管，所述传送管连接三通连接器，所述三通连接器连接制氧机进口和氧气袋进口，所述制氧机进口与所述氧气袋进口均连接盖帽。

外挂氧气瓶(袋)，无法保证氧气随用随有，消耗成本高；配合制氧机使用，增多了一套独立设备，一次性成本高，二种方式都需要外挂连接，使用起来均不方便。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有技术中的普通呼吸机补氧成本高、无法随时供给，使用不方便的问题。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

呼吸机，包括第一气囊、空氧混合器，所述第一气囊的进气口设有第一单向阀，第一气囊的出气口设有第三单向阀，第一气囊的出气口连接空氧混合器；

还包括第二气囊、阀组、一个及以上分子筛罐、储氧罐；所述第二气囊的进气口设有第二单向阀，分子筛罐内填充有用于吸附的分子筛，阀组包括联动的第一单阀和第二单阀，第一单阀为单向压力阀，第二单阀为常开阀，第二气囊的出气口通过第一单阀与分子筛罐连接，分子筛罐两端分别具有用于排出氮气的排氮口和用于排出氧气的排氧口，排氧口与空氧混合器连接，排氮口设有第二单阀；

第一气囊和第二气囊之间具有能够移动的挤压板，挤压板开始挤压第二气囊时，第二单向阀关闭，第二气囊内部空间开始压缩，同时，第一单向阀打开，第三单向阀关闭，第一气囊进气，第一气囊内部空间开始扩张，当第二气囊内压力增至第一单阀设定的压力值，第一单阀打开，第二单阀关闭，高压空气(主要成分为氮氧混合物)充入分子筛罐，罐内压力增大，分子筛罐内分子筛开始吸附过程，分离出氧气；挤压板开始反向挤压第一气囊时，第一单向阀关闭，第三单向阀打开，第一气囊内部空间开始压缩，同时，第二单向阀打开，第二气囊进气，第二气囊内部空间开始扩张，第一单阀关闭，第二单阀打开，分子筛罐内压力降低，罐内分子筛开始解吸过程，排出剩余的氮气。

本发明中，第一气囊为原气囊呼吸机的气囊，本发明是在原气囊呼吸机上增加第二气囊(气囊内部无需油品润滑，不会对气路同分子筛造成污染，可以提供适用于人体呼吸需要的洁净气源)，专门用于提供空气气源给分子筛，通过一个阀组以联动方式保持第二气囊的工作行程与分子筛的工作过程同步，分离出氧气后再添加至内部空氧混合器；第二气囊可以借用(兼容)原呼吸机的动力系统及结构，二个气囊共用动力源，同步反相工作；如此，只在普通呼吸机上增加了极低的成本，便让呼吸机自带了制氧功能。

优选的，还包括面罩一体漏气阀，空氧混合器连接面罩一体漏气阀。不限制其他面罩形式。

优选的，还包括储氧罐，排氧口与储氧罐连接，储氧罐与空氧混合器连接。

优选的，还包括一位多通切换阀，所述第二气囊通过一位多通切换阀与多个分子筛罐连接。正常成年人每分钟呼吸大约12-20次，而在抢救中的危重病人，有可能呼吸频率要高达每分钟30次以上，因此，可以在挤压板挤压第二气囊的过程中，切换两个或三个或多个分子筛罐循环工作，保证单个分子筛罐内分子筛有足够的解吸时间，利于分子筛吸附能力的再生，以获得较佳的制氧效果。

优选的，所述阀组为二位二通联动单向压力阀，第一单阀为二位二通联动单向压力阀上的一位阀体，第二单阀为二位二通联动单向压力阀上的另一位阀体，两个阀体之间通过滑片联动。通过机械式的联动，可以进一步减少采用电子电路联动时的器件。

优选的，还包括第一单向节流阀，所述第一单向节流阀安装在储氧罐与空氧混合器之间。

优选的，还包括第二单向节流阀，所述第二单向节流阀安装在空氧混合器与面罩一体漏气阀之间。

优选的，还包括节流阀，所述节流阀安装在分子筛罐与储氧罐之间。节流阀为普通节流阀，可以实现分子筛罐内的分子筛在吸附过程中，控制氧气排出的流量，避免氮气也跟着一起排出。分子筛在解吸过程中，由于分子筛罐内的压力逐步降低，储氧罐内的部分氧气经节流阀回吹，以利于分子筛吸附能力的再生。节流阀还可以分成两个单向节流阀，一个用于控制分子筛罐排出氧气的流量，一个用于控制储氧罐回吹氧气的流量。

优选的，所述第二气囊与所述第一气囊均为折叠气囊或弹性气囊。挤压板可以由人力扳动，可实现脱电使用，结构简单、取材容易、重量轻。

优选的，所述第二气囊能够快捷拆装的与挤压板连接。把第二气囊从挤压板拆下，整个装置就是一个普通呼吸机，当不需要氧气添加的时候，可以节省能源或力气；当需要补氧时，再将第二气囊装上即可，无需另外外挂氧气瓶(袋)或制氧装置。

本发明的优点在于：本发明中，第一气囊为原气囊呼吸机的气囊，本发明是在原气囊呼吸机上增加第二气囊，专门用于提供空气气源给分子筛，通过一个阀组以联动方式保持第二气囊的工作行程与分子筛的工作过程同步，分离出氧气后再添加至内部空氧混合器；第二气囊可以借用(兼容)原呼吸机的动力系统及结构，二个气囊共用动力源，同步反相工作；如此，只在普通呼吸机上增加了极低的成本，便让呼吸机自带了制氧功能，同普通呼吸机相比，该装置能随时补充一定量的氧气添加，并在特殊状况下还可脱电工作，操作简单，使用方便，解决了部分用户需要吸入富氧的应急或者低成本需求，尤其适合野外生存，紧急救护，应急装备以及家庭使用。

附图说明

图1是本发明实施例一中呼吸机的结构示意图；

图2是二位二通联动单向压力阀的结构示意图；

图3是挤压板右移工作过程示意图；

图4是挤压板左移工作过程示意图；

图5是本发明实施例二中呼吸机的结构示意图；

图6(a)是一位二通切换阀的原理示意图；

图6(b)是二位阀芯的结构示意图；

图7是一位三通切换阀的原理示意图；

图8是本发明实施例三中挤压板右移工作过程示意图；

图9是本发明实施例三中挤压板左移工作过程示意图。

图中标号：1、第一气囊；11、第一单向阀；2、第二气囊；21、第二单向阀；12、第三单向阀；3、二位二通联动单向压力阀；4、分子筛罐；41、节流阀；42、一位二通切换阀；421、触碰杆；422、复位弹簧；423、单向齿轮；424、第一齿条；425、二位阀芯；426、三位阀芯；5、储氧罐；51、第一单向节流阀；6、空氧混合器；61、第二单向节流阀；62、溢流阀；7、面罩一体漏气阀；8、湿化器；9、挤压板；91、第二齿条；92、驱动齿轮。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1所示，呼吸机，包括内部空间能够扩张和缩小的第一气囊1和第二气囊2、阀组、分子筛罐4、储氧罐5、空氧混合器6、面罩一体漏气阀7；

第一气囊1具有进气口和出气口，进气口设有第一单向阀11，出气口设有第三单向阀12，第一气囊1通过第三单向阀12与空氧混合器6连接，空氧混合器6混合来自储氧罐5的氧气和来自第一气囊1的空气，空氧混合器6通过第二单向节流阀61与湿化器8连接，湿化器8与面罩一体漏气阀7连接，空氧混合器6设置一个溢流阀62，作为保障呼气安全。

第二气囊2具有进气口、出气口，进气口设有第二单向阀21；阀组包括联动的第一单阀和第二单阀，第二气囊2的出气口通过第一单阀与分子筛罐4连接，分子筛罐4的两端分别具有用于排出氮气的排氮口和用于排出氧气的排氧口，排氧口位于顶端，排氮口位于底端，排氧口处设有节流阀41，分子筛罐4通过节流阀41与储氧罐5连接，排氮口设有第二单阀，储氧罐5与空氧混合器6连接，储氧罐5与空氧混合器6之间设有第一单向节流阀51。

第一气囊1和第二气囊2之间具有能够移动的挤压板9，第二气囊2内部空间压缩扩张一次，分子筛罐4内分子筛吸附解吸一次；

上述阀组中，第一单阀与第二单阀为联动状态，即：第一单阀打开时第二单阀关闭，第一单阀关闭时第二单阀打开，本实施例中可以直接采用二位二通联动单向压力阀3，如图2所示，第一单阀为二位二通联动单向压力阀上的左边位的阀体，第二单阀为二位二通联动单向压力阀上的右边位的阀体；具体的，左边气体通路常闭，右边气体通路常开；当左边进气口气体压力大于设定值，左边气体通路打开，联动滑片上移，致使右边气体通路关闭；当左边进气口气体压力小于设定值，左边气体通路关闭，联动滑片下移，致使右边气体通路打开。

需要说明的是：也可以第一单阀为单向压力阀，第二单阀为常开阀，二者通过电磁信号等方式进行联动，实现此开彼关的关系。

本实施例中，第一气囊1与第二气囊2均为气囊，更具体的可以是折叠形态的、能够压缩的气囊，可以通过挤压板9的左右摆动，使其中一个气囊被压缩时另一个气囊被扩张，第二气囊2的压缩过程，主要作用是将高压空气充入分子筛罐4，第一气囊1的压缩过程，主要作用是将空气充入空氧混合器6，第二气囊2的内部空间压缩扩张一次与分子筛罐4内分子筛吸附解吸一次同步，即第二气囊2扩张时对应分子筛罐4内分子筛解吸，第二气囊2压缩时对应分子筛罐4内分子筛吸附。

挤压板9可以采用手动摆动，第一气囊1的左端与第二气囊2的右端固定设置，仅需摆动挤压板9即可实现其中一个气囊被压缩时另一个气囊被扩张。

其中，第二气囊2与挤压板9为能够快捷拆装的连接，具体的可以是采用皮带插扣、快装夹紧把手等均可，把第二气囊2从挤压板9拆下，整个装置就是一个普通的呼吸机，当不需要氧气添加的时候，可以节省能源或力气；当需要补氧时，再将第二气囊2装上即可。

如图3、图4所示，挤压板9的移动方式还可以采用磁极的特性实现，所述挤压板9安装有永久磁体，第一气囊1的左端与第二气囊2的右端均具有电磁铁结构，可以通过改变电流方向改变磁极，通过电磁铁结构与挤压板9的相吸相斥实现压缩、扩张；如图3所示，挤压板9左侧为N极，右侧为S极，第一气囊1的左端为N极，第二气囊2的右端为N极，实现第二气囊2与挤压板9相吸，第一气囊1与挤压板9相斥；如图4所示，挤压板9左侧为N极，右侧为S极，第一气囊1的右端为S极，第二气囊2的左端为S极，实现第一气囊1与挤压板9相吸，第二气囊2与挤压板9相斥。

同理，第一气囊1的右端与第二气囊2的左端安装有一对相斥的永久磁体，挤压板9安装有电磁铁结构，通过改变电流方向改变挤压板9的磁极，也同样实现挤压板9的左右移动。

本实施例的工作过程：

S1：参照图1、图3所示，挤压板9由左向右摆动，不断挤压第二气囊2，第二气囊2的内部空间逐渐变小，第二气囊2压力逐渐变大，当压力大到二位二通联动单向压力阀3设定的压力值，二位二通联动单向压力阀3的左侧气体通路打开，右侧气体通路关闭，高压空气通过左侧气体通路进入分子筛罐4，分子筛罐4内的分子筛开始吸附过程，由于分子筛的吸附作用，氮气给分子筛吸附住，氧气冲到了分子筛罐4的顶端，然后通过节流阀41进入储氧罐5，储氧罐5中的部分氧气经第一单向节流阀51进入空氧混合器6，进行补氧；第二气囊2被压缩的同时，第一单向阀11打开，第三单向阀12关闭，第一气囊1吸气，内部空间逐渐变大；

当第二气囊2达到最大压缩状态，第一气囊1达到最大扩张状态，内部空间最大；

S2：参照图1、图4所示，挤压板9停止挤压第二气囊2后，反向挤压第一气囊1，挤压板9由右向左摆动，第一单向阀11关闭，第三单向阀12打开，第一气囊1内部空间逐渐变小，空气由第三单向阀12进入空氧混合器6与来自储氧罐5的氧气混合，此时第二单向阀21打开，第二气囊2吸入空气，第二气囊2内部空间变大，压力变小，二位二通联动单向压力阀3的左侧气体通路关闭，右侧气体通路打开，氮气由右侧气体通路排出，分子筛罐4内的分子筛开始解吸过程，由于分子筛罐4内的压力逐步降低，储氧罐5内的部分氧气经节流阀41回吹，以利于分子筛吸附能力的再生；

挤压板9摆动到最左端，第二气囊2的内部空间变得最大，吸入了最大量的空气，第一气囊1的内部空间变得最小；

S3:挤压板9开始向右回摆，第一气囊1的空间不断增大,第一单向阀11打开,第三单向阀12关闭,第一气囊1开始进气；第二气囊2的空间不断的给压缩，里面的气体压力增大，第二单向阀21关闭，当压力大到二位二通联动单向压力阀3设定的压力值，左侧气体通路打开，右侧气体通路关闭，高压空气通过二位二通联动单向压力阀3进入分子筛罐4,系统又开始了下一轮的工作循环...

本实施例中，第一气囊1可以为原气囊呼吸机的气囊，本实施例是在原气囊呼吸机上增加第二气囊2，专门用于提供空气气源给分子筛，通过二位二通联动单向压力阀3以联动方式保持第二气囊2的工作行程与分子筛的工作过程同步，分离出氧气后再添加至内部空氧混合器6；第二气囊2可以借用(兼容)原呼吸机的动力系统及结构，二个气囊共用动力源，同步反相工作；如此，只在普通呼吸机上增加了极低的成本，便让呼吸机自带了制氧功能，同普通呼吸机相比，该装置能随时补充一定量的氧气添加，并在特殊状况下还可脱电工作，操作简单，使用方便，解决了部分用户需要吸入富氧的应急或者低成本需求，尤其适合野外生存，紧急救护，应急装备以及家庭使用。

实施例二：

如图5所示，本实施例与实施例一的区别在于：分子筛罐4的个数不同：

本实施例中，分子筛罐4为两个，对应的，二位二通联动单向压力阀3为两个，节流阀41为两个；还包括一个一位二通切换阀42，所述第二气囊2连接一位二通切换阀42后，分别连接两个二位二通联动单向压力阀3，二通联动单向压力阀3均连接一个分子筛罐4，分子筛罐4顶端连接节流阀41，两个节流阀41都连接储氧罐5。

如图6(a)、6(b)所示，一位二通切换阀42包括触碰杆421、复位弹簧422、单向齿轮423、第一齿条424、二位阀芯425；触碰杆421上具有第一齿条424，触碰杆421的右端连接复位弹簧422，二位阀芯425为圆柱形结构，内部具有径向的两条互相垂直的通路，单向齿轮423固定在二位阀芯425外部，第一齿条424与单向齿轮423啮合，触碰杆421触碰引发第一齿条424的行程与1/4单向齿轮423的弧长相等，每按下一次触碰杆421，第一齿条424便联动单向齿轮423转动90°，带动二位阀芯425单向旋转，令气路在a-b与a-c间循环切换。当挤压板9完成触碰回摆，在复位弹簧422的作用下，触碰杆421又会回到触碰以前的位置。

同理，如图7所示，三位阀芯426具有均匀呈60度夹角的三条通路，触碰杆421触碰引发第一齿条424的行程与1/6单向齿轮423的弧长相等，可以使气路在a-b、a-c、a-d间循环切换；

因此，通过设置不同的单向齿轮423转动角度与对应的阀芯，可设计一位多通路的切换阀。

本实施例仅给出一种切换的结构，现有技术中能够实现切换，实现与其中一路相通，其余路关闭的阀体或机构也可以应用在此。

正常成年人每分钟呼吸大约12-20次，而在抢救中的危重病人，有可能呼吸频率要高达每分钟30次以上，因此，可以在挤压板9挤压第二气囊2的第N次与第N+1次过程中，切换两个分子筛罐4循环工作，保证单个分子筛罐4内分子筛有足够的解吸时间，利于分子筛吸附能力的再生，以获得较佳的制氧效果。

如图5所示，以一位二通切换阀42为例，说明切换时机，在上述实施例一的步骤S1中，当挤压板9挤压第二气囊2至最右端时，通过切换一通二位切换阀42，使第二气囊2与另一个分子筛罐4连接；

具体的，挤压板9由左向右挤压时(第N次挤压)，第二气囊2内部空气逐渐压缩后，内部压力达到右侧的二位二通联动单向压力阀3设定的压力值，该阀左侧气体通路打开，第二气囊2与右侧的二位二通联动单向压力阀3连通，至挤压板9摆动至最右端，该阶段，右侧二位二通联动单向压力阀3工作；

后切换一位二通切换阀42，使得第二气囊2与左侧的二位二通联动单向压力阀3连接(保证下一次循环时，左侧的二位二通联动单向压力阀3工作)，此时连接右侧的二位二通联动单向压力阀3的分子筛罐4内分子筛开始解吸过程，排出氮气；

当第二气囊2进入下一个循环(挤压板9挤压由左向右，第N+1次挤压)时，内部压力达到左侧的二位二通联动单向压力阀3设定的压力值，该阀右侧气体通路打开，左侧的分子筛罐4内分子筛开始吸附过程，此时右侧的分子筛罐4内分子筛仍在解吸过程，因此，两个分子筛罐4循环工作，便可以给予单个分子筛罐4内分子筛足够的时间进行解吸。

实施例三：

如图8、图9所示，本实施例与实施例一的不同在于：挤压板9的驱动方式不同。

本实施例中，所述挤压板9的外部具有第二齿条91，还包括固定设置的驱动齿轮92，第二齿条91与驱动齿轮92啮合。

如图8所示，驱动齿轮92顺时针旋转，带动挤压板9右移，压缩第二气囊2，扩张第一气囊1；如图9所示，驱动齿轮92逆时针旋转，带动挤压板9左移，压缩第一气囊1，扩张第二气囊2。

除上述通过齿轮啮合的方式实现挤压板9的左右移动，还可以通过链条、皮带、往复丝杠等机械结构实现。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.呼吸机，包括第一气囊、空氧混合器，所述第一气囊的进气口设有第一单向阀，第一气囊的出气口设有第三单向阀，第一气囊的出气口连接空氧混合器；

其特征在于，还包括第二气囊、阀组、一个及以上分子筛罐、储氧罐；所述第二气囊的进气口设有第二单向阀，分子筛罐内填充有用于吸附的分子筛，阀组包括联动的第一单阀和第二单阀，第一单阀为单向压力阀，第二单阀为常开阀，第二气囊的出气口通过第一单阀与分子筛罐连接，分子筛罐两端分别具有用于排出氮气的排氮口和用于排出氧气的排氧口，排氧口与空氧混合器连接，排氮口设有第二单阀；

第一气囊和第二气囊之间具有能够移动的挤压板，挤压板开始挤压第二气囊时，第二气囊内部空间开始压缩，第二单向阀关闭，同时，第一单向阀打开，第三单向阀关闭，第一气囊进气，第一气囊内部空间开始扩张，当第二气囊内压力增至第一单阀设定的压力值，第一单阀打开，第二单阀关闭，分子筛罐内分子筛开始吸附过程；挤压板反向开始挤压第一气囊，第一气囊内部空间开始压缩，第一单向阀关闭，第三单向阀打开，同时，第二单向阀打开，第二气囊进气，第二气囊内部空间开始扩张，第一单阀关闭，第二单阀打开，分子筛罐内分子筛开始解吸过程。

2.根据权利要求1所述的呼吸机，其特征在于，还包括储氧罐，排氧口与储氧罐连接，储氧罐与空氧混合器连接。

3.根据权利要求1所述的呼吸机，其特征在于，还包括面罩一体漏气阀，空氧混合器连接面罩一体漏气阀。

4.根据权利要求1所述的呼吸机，其特征在于，还包括一位多通切换阀，所述第二气囊通过一位多通切换阀与多个分子筛罐连接。

5.根据权利要求1所述的呼吸机，其特征在于，所述阀组为二位二通联动单向压力阀，第一单阀为二位二通联动单向压力阀上的一位阀体，第二单阀为二位二通联动单向压力阀上的另一位阀体，两个阀体之间通过滑片联动。

6.根据权利要求2所述的呼吸机，其特征在于，还包括第一单向节流阀，所述第一单向节流阀安装在储氧罐与空氧混合器之间。

7.根据权利要求3所述的呼吸机，其特征在于，还包括第二单向节流阀，所述第二单向节流阀安装在空氧混合器与面罩一体漏气阀之间。

8.根据权利要求1所述的呼吸机，其特征在于，还包括节流阀，所述节流阀安装在分子筛罐与储氧罐之间。

9.根据权利要求1所述的呼吸机，其特征在于，所述第二气囊与所述第一气囊均为折叠气囊或弹性气囊。

10.根据权利要求1所述的呼吸机，其特征在于，所述第二气囊能够快捷拆装的与挤压板连接。

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