CN111801129B - 呼吸机及其供气控制方法 - Google Patents

Abstract

一种呼吸机(1)，其包括第一气路(11)，其包括顺序连接的第一压力气源接口(110)和第一流量调节装置(111)；第二气路(12)，其包括顺序连接的第二压力气源接口(120)和第二流量调节装置(121)；第三气路(13)，其包括第三压力气源接口(130)；向患者输送吸入气体的第一吸气支路(15)；向患者输送吸入气体的第二吸气支路(16)，其包括气体压缩设备(160)；切换装置(14)，其具有将第一气路(11)和第二气路(12)与第一吸气支路(15)连接的第一混合模式(M1)、以及将第一气路(11)和第三气路(13)与第二吸气支路(16)连接的第二混合模式(M2)；以及管理患者呼出气体的呼气支路(20)。由此，能够在第一混合模式(M1)和第二混合模式(M2)间切换并提供所需氧浓度的混合气体，并且不依赖中央供气系统。此外，还提供一种呼吸机(1)的供气控制方法。

Description

呼吸机及其供气控制方法

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种呼吸机。

背景技术

呼吸机作为辅助呼吸困难或者支持不能自主呼吸的患者完成机械通气的医疗设备，已经广泛应用于医院。一般而言，呼吸机需要空气和氧气两种供气气源，通过混合这两种气体以便为患者输出所需氧浓度的混合气体。

目前，在设有能够提供空气气源的中央供气系统的医院中，呼吸机的空气来源几乎均由中央供气系统提供；而在缺少中央供气系统的医院中或者中央供气系统的空气气压不稳定时，现有呼吸机则无法及时地使用呼吸机对患者进行救助。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而作出的，其目的在于提供一种不依赖中央供气系统的具有至少两种供气模式的呼吸机。

为此，本发明的一方面提供了一种呼吸机，其包括第一气路，其包括顺序连接的第一压力气源接口和第一流量调节装置；第二气路，其包括顺序连接的第二压力气源接口和第二流量调节装置；第三气路，其包括第三压力气源接口；向患者输送吸入气体的第一吸气支路；向患者输送吸入气体的第二吸气支路，其包括气体压缩设备；切换装置，其具有将所述第一气路和所述第二气路与所述第一吸气支路连接的第一混合模式、以及将所述第一气路和所述第三气路与所述第二吸气支路连接的第二混合模式；以及管理患者呼出气体的呼气支路。

在本发明的一方面中，切换装置具有将第一气路和第二气路与第一吸气支路连接的第一混合模式以及将第一气路和第三气路与第二吸气支路连接的第二混合模式，通过切换装置在第一混合模式与所述第二混合模式之间进行切换，由此能够根据供气气源进行切换并及时提供所需氧浓度的混合气体。另外，上述呼吸机能够不依赖中央供气系统。

另外，在本发明的一方面所涉及的呼吸机中，所述第二气路还包括检测所述第二压力气源接口处气体压力的压力传感器；以及控制器，其基于所述压力传感器的测量值来控制所述切换装置，使所述切换装置在所述第一混合模式与所述第二混合模式之间进行切换。由此，控制器能够通过判断第二气路中由压力传感器测量的压力值来控制切换装置。

另外，在本发明的一方面所涉及的呼吸机中，切换装置可以包括先导阀和气动三通阀。在这种情况下，控制器可以通过控制先导阀的导通和关闭以及气动三通阀相应的动作，能够方便地实现切换装置在第一混合模式与所述第二混合模式之间进行切换。

另外，在本发明的一方面所涉及的呼吸机中，所述第二吸气支路还可以包括第一混合腔，在所述第二混合模式中，所述切换装置通过所述第一混合腔将所述第一气路和所述第三气路与第二吸气支路连接。在这种情况下，第一气路的气体和所述第三气路的气体经过该第一混合腔能够得到更好混合效果，从而提供所需氧浓度的混合气体。

另外，在本发明的一方面所涉及的呼吸机中，所述第二吸气支路可以包括第三流量调节装置。在这种情况下，由于第三流量调节装置能够控制所供应的气体，因此能够为患者提供规定量的吸入气体。

另外，在本发明的一方面所涉及的呼吸机中，所述第二吸气支路还可以包括第二混合腔，所述第二混合腔设置成在吸气期间对处于所述第二混合模式且被所述气体压缩设备加压的所述混合气体进行混合。由此，能够使经过第二混合腔的混合气体的混合效果得到进一步改善。

另外，在本发明的一方面所涉及的呼吸机中，所述第三流量调节装置还可以包括流量传感器。由此，能够及时地得到第二吸气支路的混合气体的流量。

另外，在本发明的一方面所涉及的呼吸机中，所述第三流量调节装置还可以包括音圈电机。由此，能够及时地得到第二吸气支路的混合气体的流量。

此外，在本发明的一方面所涉及的呼吸机中，所述第一吸气支路还可以包括气体混合装置。由此，通过气体混合装置，能够使来自于第一气路的气体和来自于第二气路的气体得到充分混合，改善混合气体的混合效果。

本发明的另一方面提供了一种呼吸机的供气控制方法，所述呼吸机包括第一压力气源接口、第二压力气源接口、气体压缩设备、切换装置和控制器，所述切换装置具有采用第一压力气源接口和第二压力气源接口进行供气的第一混合模式，以及采用所述第一压力气源接口和所述气体压缩设备进行供气的第二混合模式；所述控制器执行下述操作：当所述切换装置处于第一混合模式时，检测呼吸机的工作状态和所述第二压力气源接口处气体的压力；根据检测到的呼吸机的工作状态和所述第二压力气源接口处气体的压力判断第二压力气源接口处的气体压力是否充足；当第二压力气源接口处的气体压力不足，则将所述切换装置切换至所述第二混合模式。

在本发明的另一方面中，当切换装置处于第一混合模式时，检测呼吸机的工作状态和第二压力气源接口处气体的压力，根据检测到的呼吸机的工作状态和第二压力气源接口处气体的压力判断第二压力气源接口处的气体压力是否充足，当第二压力气源接口处的气体压力不足，则将所述切换装置切换至所述第二混合模式。如此，通过判断各个供气气源是否正常工作，并根据供气气源的状况及时进行切换，由此提供所需氧浓度的混合气体。

另外，在本发明的另一方面所涉及的供气控制方法中，所述根据检测到的呼吸机的工作状态和所述第二压力气源接口处气体的压力判断第二压力气源接口处的气体压力是否充足的步骤具体包括：当呼吸机处于待机状态下时，判断所述第二压力气源接口处的气体压力是否满足待机压力阈值和待机时间阈值；如果满足，则判定所述第二压力气源接口处的气体压力充足；否则判定所述第二压力气源接口处的气体压力不足；当呼吸机处于工作状态下时，判断所述第二压力气源接口处的气体压力是否满足第一工作压力阈值和第一工作时间阈值；如果不满足，则判定所述第二压力气源接口处的气体压力是否满足第二工作压力阈值和第二工作时间阈值；如果不满足，则判定所述第二压力气源接口处的气体压力不足；否则，判定所述第二压力气源接口处的气体压力充足。在这种情况下，在呼吸机分别处于待机状态和工作状态的情况下，通过判断第二压力气源的气体压力是否满足相应的条件，从而判断第二压力气源的气体是否充足。

另外，在本发明的另一方面所涉及的供气控制方法中，所述第一工作压力阈值小于第二工作压力阈值，所述第一工作时间阈值小于所述第二工作时间阈值。在这种情况下，能够更加有效地判断第二压力气源接口出的气体是否充足。

另外，在本发明的另一方面所涉及的供气控制方法中，所述供气控制方法还包括：当所述切换装置处于第二混合模式时，检测所述呼吸机的工作状态，并对所述第二压力气源接口进行气源试验性通气；根据检测到的工作状态和气源试验性通气结果判断所述第二压力气源接口处气体的压力或者流速是否恢复；如果所述第二压力气源接口处气体的压力或者流速恢复，则将所述切换装置切换至所述第一混合模式。在这种情况下，能够根据第二压力气源接口处气体的压力的恢复情况来考虑是否将切换装置切换至第一混合模式。

另外，在本发明的另一方面所涉及的供气控制方法中，所述根据检测到的工作状态和气源试验性通气结果判断所述第二压力气源接口处气体的压力或者流速是否恢复的步骤具体包括：当呼吸机处于待机状态下时，判断所述第二压力气源接口处的气体压力或者流速是否满足待机通气试验；如果满足，则判断所述第二压力气源接口处的气体压力或者流速恢复；当呼吸机处于工作状态下时，对所述第二压力气源接口进行第一通气试验；如果第一通气试验没通过，则对所述第二压力气源接口进行第二通气试验；如果第二通气试验没通过，则判断所述第二压力气源接口处的气体压力或者流速没恢复；否则，判断所述第二压力气源接口处的气体压力或者流速恢复。在这种情况下，能够更加有效且准确地判断第二压力气源接口处的气体的压力是否恢复了。

另外，在本发明的另一方面所涉及的供气控制方法中，所述待机通气试验、第一通气试验和第二通气试验为对所述第二压力气源接口进行通气试验，判断所述第二压力气源接口处气体的压力或者流速，和时间是否满足要求。在这种情况下，能够通过第二压力气源接口处气体的压力和时间来实现第二压力气源接口的通气试验。

此外，在本发明的另一方面所涉及的供气控制方法中，所述第一通气试验的压力和时间要求低于所述第二通气试验的压力和时间要求；或者所述第一通气试验的流速要求高于所述第二通气试验的流速要求，所述第一通气试验的时间要求低于所述第二通气试验的流速和时间要求。在这种情况下，能够提供确保顺利地切换到第二混合模式。

根据本发明，由此能够不依赖中央供气系统并根据供气气源进行切换并及时提供所需氧浓度的混合气体的呼吸机及呼吸机的供气控制方法。

附图说明

图1是示出了本发明的第1实施方式所涉及的呼吸机的系统框图。

图2是示出了本发明的第1实施方式所涉及的吸气支路的示意图。

图3是示出了本发明的第1实施方式所涉及的切换装置的示意图。

图4是示出了本发明的第1实施方式所涉及的吸气支路处于第一混合模式下的示意图。

图5是示出了图4所示的切换装置的状态示意图。

图6是示出了本发明的第1实施方式所涉及的吸气支路处于第二混合模式下的示意图。

图7是示出了图6所示的切换装置的状态示意图。

图8是示出了本发明的第1实施方式所涉及的切换装置的第1变形例的示意图。

图9是示出了本发明的第1实施方式所涉及的切换装置的第2变形例的示意图。

图10是示出了本发明的第1实施方式所涉及的呼吸机的供气控制方法的高压气源优先供气的流程图。

图11是示出了本发明的第1实施方式所涉及的呼吸机的供气控制方法的涡轮优先供气的流程图。

图12是示出了本发明的第1实施方式所涉及的呼吸机的供气控制方法的空气气源不足判断及恢复策略的流程图。

图13是示出了本发明的第1实施方式所涉及的呼吸机的供气控制方法的氧气气源不足判断及恢复策略的流程图。

图14是示出了本发明的第2实施方式所涉及的吸气支路的示意图。

图15是示出了本发明的第2实施方式所涉及的吸气支路处于第二混合模式下的示意图。

主要标号说明：

1…呼吸机，2…患者，10…吸气支路，20…呼气支路，20…控制器，11…第一气路，12…第二气路，13…第三气路，14…切换装置，15…第一吸气支路，16…第二吸气支路，17…驱动气路。

具体实施方式

以下，参考附图，详细地说明本发明的优选实施方式。在下面的说明中，对于相同的部件赋予相同的符号，省略重复的说明。另外，附图只是示意性的图，部件相互之间的尺寸的比例或者部件的形状等可以与实际的不同。

[第1实施方式]

图1是示出了本发明的第1实施方式所涉及的呼吸机1的系统框图。如图1所示，在本实施方式中，呼吸机1可以包括吸气支路10和呼气支路20。在呼吸机1中，吸气支路10可以用于管理患者2的吸气行为，能够为患者2提供所需氧浓度的混合气体。呼气支路20可以用来管理患者2的呼气行为，能够接收患者2呼出的气体。

另外，呼气支路20还可以包括控制器30。控制器30可以通过来自于吸气支路10和呼气支路20的反馈来控制吸气支路10和呼气支路20的动作，从而协助患者2完成吸气或呼气行为。

在本实施方式中，在吸气支路10中，令靠近患者2的一侧为“下游侧”或“下游端”，远离患者2的一侧为“上游侧”或“上游端”。如稍后描述，吸气支路10的上游侧接入各种供应气体(例如高压氧气、高压空气或环境空气)，供应气体经过混合后沿着吸气支路10供应给下游侧的患者2。

图2是示出了本发明的第1实施方式所涉及的吸气支路10的示意图。图3是示出了本发明的第1实施方式所涉及的切换装置14的示意图。

在本实施方式中，如图2所示，吸气支路10可以包括第一气路11、第二气路12、第三气路13和切换装置14。在该吸气支路10中，第一气路11、第二气路12和第三气路13可以通过切换装置14实现不同气路的切换和气体的混合。

在本实施方式中，吸气支路10还包括第一吸气支路15和第二吸气支路16，通过切换装置14可以实现第一气路11和第二气路12与第一吸气支路15连接的第一混合模式M1、以及第一气路11和第三气路13与第二吸气支路16连接的第二混合模式M2(稍后描述)。

在本实施方式中，如图2和稍后描述的图4所示，第一气路11可以包括顺序连接的第一压力气源接口110和第一流量调节装置111。第一压力气源接口110可以接受第一压力气源，也即，第一压力气源接口110可以连接第一压力气源，由此，第一压力气源能够将气体经由第一压力气源接口110供应给第一气路11。在一些示例中，第一压力气源可以为高压氧气。另外，在一些示例中，第一压力气源接口110所接受的第一压力气源可以是瓶装的压缩气体。

另外，在第一气路11中，例如高压氧气等气体经过第一压力气源接口110可以输送至第一流量调节装置111。第一流量调节装置111可以对由第一压力气源接口110所接受的第二压力气源进行流量调节。在一些示例中，第一流量调节装置111可以为电磁比例阀，但是本实施方式不限于此，例如，第一流量调节装置111可以是不同通径的开关阀组成的阀组、阀岛，或者由电机组成的流量控制阀等。

另外，第一气路11还可以包括第一流量传感器112。第一流量传感器112可以测量经过第一流量调节装置111的气体的流量。在一些示例中，控制器30还可以根据接收到的第一流量传感器112所检测的流量值来控制第一流量调节装置111，以实现流量的精确控制。在一些示例中，第一流量传感器112可以是氧气流量传感器，但是本实施方式不限于此，第一流量传感器112也可以是能够实现完成相同功能的流量传感器。

另外，在本实施方式中，第一气路11还可以包括第一调压装置113。第一调压装置113可以设置在第一压力气源接口110与第一流量调节装置111之间。在第一气路11中，第一调压装置113可以对第一压力气源进行调压，由此能够提供所需压力的气体。在一些示例中，第一调压装置113可以是调压阀，但本实施方式不限于此，第一调压装置113也可以是能够实现相同功能的调压装置。

在本实施方式中，如图2和图4所示，第二气路12可以包括顺序连接的第二压力气源接口120和第二流量调节装置121。第二压力气源接口120可以接受第二压力气源，也即，第二压力气源接口120可以连接第二压力气源，由此，第二压力气源能够将气体经由第二压力气源接口120供应给第二气路12。在一些示例中，第二压力气源可以是高压空气或高压氦氧混合气体。在一些示例中，第二压力气源接口120所接受的第二压力气源可以是来自中央供气系统例如医院的中央供气系统的压缩空气。

在第二气路12中，例如高压空气等气体经过第二压力气源接口120可以输送至第二流量调节装置121。第二流量调节装置121可以对由第二压力气源接口120所接受的第二压力气源进行流量调节。在一些示例中，第二流量调节装置121可以为电磁比例阀，但是本实施方式不限于此，例如，第二流量调节装置121可以是不同通径的开关阀组成的阀组、阀岛，或者由电机组成的流量控制阀等。

另外，第二气路12还可以包括第二流量传感器122。第二流量传感器122可以测量经过第二流量调节装置121的气体的流量。在一些示例中，控制器30还可以根据接收到的第二流量传感器122所检测的流量值来控制第二流量调节装置121，以实现流量的精确控制。在一些示例中，第二流量传感器122可以是空气流量传感器，但是本实施方式不限于此，第二流量传感器122也可以是能够实现完成相同功能的流量传感器。

另外，在一些示例中，从确保输送给患者2的气体氧浓度的角度考虑，在第一混合模式M1下，第一流量传感器112至气体混合装置150(稍后描述)的通路的容积与第二流量传感器122至气体混合装置150的通路的容积之差例如不超过40mL，且切换装置14切换为第一混合模式M1时的内部容腔例如不超过30mL。

如图4所示，第二气路12还包括检测第二压力气源接口120处气体压力的压力传感器123。也即，在第二气路12中，压力传感器123可以测量由第二压力气源接口120所接受的第二压力气源的压力。另外，由压力传感器123所获得的压力信息(测量值)能够传送给控制器30。由此，控制器30能够基于压力传感器123的测量值来控制切换装置14，使切换装置14在第一混合模式M1与第二混合模式M2之间进行切换。另外，压力传感器123可以是压力开关。

另外，在本实施方式中，第二气路12还可以包括第二调压装置124。另外，第二调压装置124可以设置在压力传感器123与第二流量调节装置121之间。第二调压装置124可以对由第二压力气源接口120接受的第二压力气源进行调压。在一些示例中，第二调压装置124可以为调压阀，但本实施方式不限于此，第二调压装置124也可以是实现相同功能的调压装置。

在本实施方式中，第三气路13可以包括第三压力气源接口130。第三压力气源接口130可以接受第三压力气源，也即，第三压力气源接口130可以连接第三压力气源，由此，第三压力气源能够将气体经由第三压力气源接口130供应给第三气路13。在一些示例中，第三压力气源可以是环境空气。例如，该环境空气可以是医院的环境空气。

另外，如稍后描述的图6所示，第三气路13还可以设置有过滤装置131。过滤装置131可以对由第三压力气源接口130接受的第三压力气源例如环境空气进行过滤。通过过滤装置131，能够产生符合规定标准例如符合医疗卫生标准的空气。在一些示例中，过滤装置131可以为高效空气过滤器(HEPA)。

在本实施方式中，令供应给第一压力气源接口110的第一压力气源的气压为P1(第一压力)，供应给第二压力气源接口120的第二压力气源的气压为P2(第二压力)，且供应给第三压力气源接口130的第三压力气源的气压为P3(第二压力)，则气压P1可以大于气压P3，且气压P2可以大于气压P3。

另外，在本实施方式中，具有气压P1或气压P2的气体被视为高压气体。优选地，气压P1或气压P2的范围为280kPa至650kPa。另外，具有气压P3的气体被视为非高压气体。

另外，在第二压力气源接口120接入中央供气系统的情况下，第二压力(气压P2)有可能随着中央供气系统的压力变化而变化。在本实施方式所涉及的呼吸机1中，当切换装置14处于第一混合模式M1且气压P2低于规定值时，控制器30能够控制切换装置14，以便从第一混合模式M1切换到第二混合模式M2(稍后描述)。

在本实施方式中，第一吸气支路15可以向患者输送吸入气体(例如含氧的混合气体)。在切换装置14处于第一混合模式M1的情形下(稍后描述)，第一气路11和第二气路12与第一吸气支路15连接(连通)，在这种情况下，第一气路11的气体和第二气路12的气体进入第一吸气支路15进行混合并供应给患者2。

另外，第一吸气支路15可以包括气体混合装置150。在这种情况下，能够进一步将来自于第一气路11的气体(第一压力气源)与来自于第二气路12的气体(第二压力气源)进行混合并获得混合效果得到改善的混合气体。

在本实施方式中，第二吸气支路16可以向患者输送吸入气体(例如含氧的混合气体)。在切换装置14处于第二混合模式M2的情形下(稍后描述)，第一气路11和第三气路13与第二吸气支路16连接(连通)，在这种情况下，第一气路11的气体和第三气路12的气体进入第二吸气支路16混合并供应给患者2。

在本实施方式中，第二吸气支路16还可以包括气体压缩设备160(参见图6)。气体压缩设备160能够对流经第二吸气支路16的气体进行压缩和加压。气体压缩设备160的最大静态输出压力小于210cmH20(1cmH20＝0.098kPa)；优选地，气体压缩设备160的最大静态输出压力小于140cmH20，这样可以使得呼吸机更安静、功耗更低、体积更小、重量更轻。在一些示例中，气体压缩设备160可以为最大静态输出压力较低的气体压缩设备例如涡轮，但本实施方式不限于此，气体压缩设备160也可以是其它完成相同功能的装置，例如小型压缩机。

在本实施方式中，第二吸气支路16还可以包括第三流量调节装置161。第三流量调节装置161可以控制流经第二吸气支路16的气体流量。在一些示例中，第三流量调节装置161可以是由电机组成的流量控制阀，但是本实施方式不限于此，例如第三流量调节装置161也可以是不同通径的开关阀组成的阀组、阀岛，或者电磁比例阀等。

另外，第二吸气支路16还可以包括第三流量传感器162。第三流量传感器162可以测量经过第三流量调节装置161的气体的流量。另外，在一些示例中，第三流量传感器162可以是空气流量传感器，但是本实施方式不限于此，可以是其它完成相同功能的流量传感器。

另外，第二吸气支路16还可以包括第一混合腔163。在第二混合模式M2中，切换装置14通过第一混合腔163将第一气路11和第三气路13与第二吸气支路16连接(连通)。也即，第一气路11所供应的气体和第三气路13所供应的气体在第一混合腔163进行混合，由此能够获得混合效果得到改善的混合气体，从而将所需氧浓度的混合气体提供给患者2。在一些示例中，在供应给第一气路11的气体为氧气时，第一混合腔163可以是混氧腔。

另外，第二吸气支路16还可以包括第二混合腔164，第二混合腔164设置成在吸气期间对处于第二混合模式M2且被气体压缩设备160加压的混合气体进行混合。由此能够进一步改善混合气体的混合效果。在一些示例中，在供应给第一气路11的气体为氧气时，第二混合腔164可以是混氧腔。

以下，结合图4至图7详细地描述切换装置14及其切换模式。图4是示出了本发明的第1实施方式所涉及的吸气支路处于第一混合模式下的示意图。图5是示出了图4所示的切换装置的状态示意图。图6是示出了本发明的第1实施方式所涉及的吸气支路处于第二混合模式下的示意图。图7是示出了图6所示的切换装置的状态示意图。

如图4和图6所示，切换装置14具有将第一气路11和第二气路12与第一吸气支路15连接的第一混合模式M1(参见图4)、以及将第一气路11和第三气路13与第二吸气支路16连接的第二混合模式M2(参见图6)。在一些示例中，控制器30可以基于设置在第二气路12的压力传感器123的测量值来控制切换装置14，从而使切换装置14在第一混合模式M1与第二混合模式M2之间进行切换。

具体而言，控制器30可以基于压力传感器123的测量值，在一些情况下(例如压力传感器123的测量值处于正常范围的情况下)控制切换装置14，使切换装置14处于第一混合模式M1(参见图4)，这时第一气路11和第二气路12与第一吸气支路15连通，供应气体沿着第一气路11和第二气路12输送到第一吸气支路15(如图4所示直线箭头方向)，并提供给患者2，从而使患者2能够得到例如所需氧浓度的混合气体。

另外，控制器30可以基于压力传感器123的测量值，在另一些情况下(例如压力传感器123的测量值在正常范围之外的情况下)控制切换装置14，使切换装置14处于第二混合模式M2(参见图6)，这时第一气路11和第三气路13与第二吸气支路16连通，供应气体沿着第一气路11和第三气路13输送到第二吸气支路16(如图6所示直线箭头方向)，并提供给患者2，从而使患者2能够得到例如所需氧浓度的混合气体。

再参见图3，在本实施方式中，切换装置14可以包括先导阀141和气动三通阀142。另外，先导阀141可以由控制器30控制。先导阀141与气动三通阀142连接，通过控制先导阀141能够以气动的方式来实现气动三通阀142的不同连接通路。

具体而言，先导阀141具有连接端E、F，其中，连接端E可以经由驱动气路17与第一气路11连通；连接端F与气动三通阀142连接，用于驱动气动三通阀142。另外，气动三通阀142包括进气端A和两个出气端B、C。气动三通阀142的进气端A可以与第一气路11连接，出气端B可以与第二气路12连接，出气端C可以与第三气路13连接。此外，本实施方式不限于此，例如气动三通阀142的进气端A可以与第一气路11连接，出气端C可以与第二气路12连接，出气端B可以与第三气路13连接，在这种情况下也同样能够实现切换装置14在第一混合模式M1与第二混合模式M2之间的切换。

如图4所示，驱动气路17可以是第一气路11的歧管并且由第一气路11供应气体。另外，在本实施方式中，驱动气路17不限于由第一气路11供应气体，可以是由第二气路12供应气体，也可以由单独的气路供应气体。

另外，在一些示例中，例如先导阀141为电磁阀，该电磁阀可以在控制器30的作用下导通或关闭。先导阀141导通后，来自第一气路11的调压后的第一压力气源会经由驱动气路17驱动气动三通阀142，使得第一气路11、第二气路12与第一吸气支路15连接(连通)，也即，第一气路11的气体与第二气路12的气体汇合而进入第一吸气支路15。此时，切换装置14处于第一混合模式M1(参见图4)。另外，当先导阀141关闭后，驱动气路17与气动三通阀142断开，气动三通阀142在弹簧力的作用下，使得第一气路11、第三气路13与第二吸气支路16连接(连通)，也即，第一气路11的气体与第三气路13的气体汇合而进入第二吸气支路16。此时，切换装置14处于第二混合模式M2(参见图6)。

如上所述，在本实施方式中，控制器30能够基于压力传感器123的测量值来控制切换装置14，使得切换装置14可以在将第一气路11与第二气路12和第一吸气支路15连接的第一混合模式M1与将第一气路11与第三气路13和第二吸气支路16连接的第二混合模式M2之间进行切换，由此能够根据供气气源进行切换并及时提供例如所需氧浓度的混合气体。

在一些示例中，当控制器30检测到压力传感器123所测量的值满足规定值(例如压力值大于200kPa)时，控制器30使先导阀141导通时，驱动气路17的气体直接推动例如气动三通阀142的内部弹簧，使气动三通阀142的进气端A与出气端B连通，从而使切换装置14处于第一气路11、第二气路12与第一吸气支路15连接(连通)的第一混合模式M1。在另一些示例中，当控制器30检测到压力传感器123所测量的值不满足规定值(例如压力值小于或等于200kPa)时，控制器30使先导阀141关闭，此时驱动气路17的气体与气动三通阀142断开，气动三通阀142的内部弹簧恢复原状，使气动三通阀142的进气端A与出气端C连通，从而使切换装置14处于第一气路11与第三气路13和第二吸气支路16连接的第二混合模式M2。由此，能够根据供气气源进行切换并及时提供所需氧浓度的混合气体。另外，还可以不依赖中央供气系统。

此外，本实施方式的切换装置14不限于上述描述的例子，以下结合图8和图9描述本实施方式的切换装置14的变形例。

图8是示出了本发明的第1实施方式所涉及的切换装置的第1变形例的示意图。如图8所示，切换装置14可以为电磁三通阀14A，用于替代上述的先导阀141和气动三通阀142。在这种情况下，通过控制器30直接控制电磁三通阀14A，同样能够实现电磁三通阀14A的进气端A1与出气端B1或出气端C1的连通，由此实现切换装置14在第一混合模式M1与第二混合模式M2之间的切换。另外，使用电磁三通阀14A还省略了本实施方式的驱动气路17。

图9是示出了本发明的第1实施方式所涉及的切换装置的第2变形例的示意图。如图9所示，切换装置14可以为电机驱动三通阀14B，用于替代上述的先导阀141和气动三通阀142。也即，切换装置14可以是受电机控制的三通阀。在这种情况下，通过控制器30直接控制电机驱动三通阀14B，同样能够实现电机驱动三通阀14B的进气端A2与出气端B2或出气端C2的连通，由此实现切换装置14在第一混合模式M1与第二混合模式M2之间的切换。另外，使用电机驱动三通阀14B还省略了本实施方式的驱动气路17。

图10是示出了本发明的第1实施方式所涉及的呼吸机的供气控制方法的高压气源优先供气的流程图。图11是示出了本发明的第1实施方式所涉及的呼吸机的供气控制方法的涡轮优先供气的流程图。

如上所述，本实施方式所涉及的呼吸机1的供气气源包括提供气体给第一气路11的第一压力气源、提供气体给第二气路12的第二压力气源和提供气体给第三气路13的第三压力气源。在本实施方式中，第一压力气源可以为高压氧气气源，第二压力气源可以为高压空气气源，第三压力气源可以为环境空气气源。在本实施方式所涉及的呼吸机1的供气控制方法中，可以针对上述高压氧气、高压空气和环境空气(涡轮气源)进行相互切换。

在上述的呼吸机中，控制器30可以执行下述步骤：当切换装置14处于第一混合模式M1时，检测呼吸机1的工作状态和第二压力气源接口120处气体的压力；根据检测到的呼吸机1的工作状态和第二压力气源接口120处气体的压力判断第二压力气源接口120处的气体压力是否充足；当第二压力气源接口120处的气体压力不足，则将切换装置14切换至第二混合模式M2。这里，上述检测呼吸机1的工作状态中，可以按一定的频率检测，但本实施方式不限于此，呼吸机1也可以不按一定的频率检测。

在上述根据检测到的呼吸机的工作状态和第二压力气源接口120处气体的压力判断第二压力气源接口120处的气体压力是否充足的步骤中，具体包括：当呼吸机1处于待机状态下时，判断第二压力气源接口120处的气体压力是否满足待机压力阈值和待机时间阈值；如果满足，则判断第二压力气源接口120处的气体压力充足；否则判断第二压力气源接口120处的气体压力不足；当呼吸机1处于工作状态下时，判断第二压力气源接口120处的气体压力是否满足第一工作压力阈值和第一工作时间阈值；如果不满足，则判断第二压力气源接口120处的气体压力是否满足第二工作压力阈值和第二工作时间阈值；如果不满足，则判断第二压力气源接口处的气体压力不足；否则，判断第二压力气源接口120处的气体压力充足。此外，在本实施方式中，第一工作压力阈值可以小于第二工作压力阈值，第一工作时间阈值可以小于第二工作时间阈值。

具体而言，在本实施方式中，切换装置14提供第一混合模式M1(下称“高压气源优先供气”或“高压气源供气”)和第二混合模式M2(下称“涡轮气源优先供气”或“涡轮供气”)。在高压气源优先供气的情况下，如图10和图11所示，先判断第一压力气源(例如氧气气源)是否正常(步骤S102)，若不正常切换为涡轮供气(步骤S105)，若氧气气源正常，则判断第二压力气源(例如空气气源)是否正常(步骤S103)，若空气气源正常或者设置100％氧浓度供气(步骤S104)，则保持高压气源通气，否则切换为涡轮供气(步骤S105)。在涡轮优先供气的情况下，如图11所示，判断涡轮是否工作正常(步骤S107)，若正常保持涡轮供气，否则切换至高压气源供气(步骤S108)。另外，在一些示例中，在涡轮供气的情况下，也可以不需要第一压力气源(例如氧气气源)供气，而由涡轮单独供气。

此外，在根据检测到的工作状态和气源试验性通气结果判断第二压力气源接口处气体的压力是否恢复的步骤中，具体包括：当呼吸机1处于待机状态下时，判断第二压力气源接口120处的气体压力是否满足待机通气试验；如果满足，则判断第二压力气源接口120处的气体压力恢复；当呼吸机1处于工作状态下时，对第二压力气源接口120进行第一通气试验；如果第一通气试验没通过，则对第二压力气源接口进行第二通气试验；如果第二通气试验没通过，则判断第二压力气源接口120处的气体压力没恢复；否则，判断第二压力气源接口120处的气体压力恢复。

另外，上述待机通气试验、第一通气试验和第二通气试验为对第二压力气源接口进行通气试验，判断第二压力气源接口处气体的压力和时间是否满足要求。此外，第一通气试验的压力和时间要求可以低于第二通气试验的压力和时间要求。

在一些示例中，在通气试验中，测试流速通气大小可采用其他固定流速，例如10升每分或者100升每分等。另外，在上述通气试验中，流速通气大小可采用可变流速，包括线性变化，正弦变化等，例如10升每分增加到100升每分等。

另外，在上述通气试验中，流速形式可变，正弦变化就类似于呼吸机通气的流速形态，此时检测气源压力在此流速下是否满足压力的阈值。另外，在一些示例中，在通气试验中，流速通气判断的其他时间长短，例如10秒、30秒等。

图12是示出了本发明的第1实施方式所涉及的呼吸机的供气控制方法的空气气源不足判断及恢复策略的流程图。图13是示出了本发明的第1实施方式所涉及的呼吸机的供气控制方法的氧气气源不足判断及恢复策略的流程图。

此外，如图12和图13所示，第二压力气源例如空气气源不足的判断的示例为，在待机状态下(步骤S110)，空气气源压力检测到例如持续1秒且小于160kPa(步骤S112)。这里，该压力值的选取与所采用的气源和气路所选取的配件有关；该时间选取为经验值，取值范围可以选0.1至1秒。当然，如果对响应速度要求不是很高，时间取值范围可以选1秒至10分钟，则判断为空气气源不足，否则正常。在非待机状态下(通气状态)(步骤S110)，当空气气源检测到例如持续0.5秒且小于5kPa(步骤S111)(5kPa是空气气瓶空时的压力值)，则判断空气气源不足，否则再进行判断是否例如持续1秒且小于50kPa(该压力值是维持成人典型工作状态下的气源压力，对于婴幼儿，这个值可以更低)(步骤S113)，如果是则判断空气气源不足，否则正常。

此外，针对第二压力气源例如空气气源不足恢复的示例，在待机状态下(步骤S116)，空气气源压力检测到例如持续1s且大于280kPa(该压力值为第二压力气源工作的最小值)(步骤S117)，则空气气源供气恢复，否则维持空气气源不足。在非待机状态下(通气状态)(步骤S116)，空气气源压力检测到例如持续1s大于400kPa(步骤S115)，则空气气源供气恢复，否则判断空气气源压力检测是否例如持续5秒大于280kPa(步骤S118)，若是，则空气气源供气恢复，否则维持空气气源不足。

此外，针对第一压力气源例如氧气气源不足判断及恢复策略的示例，如图13所示，氧气气源不足的判断为，氧气气源压力检测到例如持续1秒小于160kPa(步骤S120)，则判断为氧气气源不足，否则氧气气源正常(步骤S119)。氧气气源恢复判断的示例为，先判断氧气气源压力检测是否大于280kPa(步骤S122)，如果不是，则维持氧气源不足，如果是，进一步进行气源试验性通气，即打开氧气阀门送气60LPM，送气3秒(步骤S123)，检测氧气气源压力是否持续3秒且大于280kPa，如果是，则判定为氧气气源正常。如果否则关闭氧气比例阀(步骤S125)，等待3分钟重新测试氧气气源(步骤S121)。

另外，在一些示例中，切换装置14可以采用电机控制气动三通阀或者采用电磁三通阀，此时，判断氧气气源是否恢复时可以不需要进行气源试验性通气。

在本实施方式中，气源的不足可以通过采用分段式压力阈值和时间延迟结合值来判断。一般情况下，采用压力开关或者压力传感器直接判断气源情况，阈值过低容易造成判断速度慢，而阈值过高容易造成误判。采用分段式压力阈值和时间延迟结合值来判断可以提高判断效率，气源压力越低，判断速度越快。

另外，气源的恢复情况是通过实验性通气和气源压力变化来判断的，当确定气源稳定恢复才进行切换，防止气源恢复的误识别，可以预防第一压力气源和第三压力气源间来回切换和不断切换带来的设备通气效果的影响。

另外，判断气源是否恢复的判断不限于上述方法，也可以用气源压力开关代替气源压力传感器，配合流速检测使用，例如可以检测一定时间内流速是否超过60LPM。另外，在本实施方式中，设置时流速越大，需要持续的时间可以越短。另外，也可以采用分段式检测，在200ms内流速不可以超过100LPM时再检测500ms内流速能否超过80LPM，若不满足再检测1s能否维持60PLM的流量。如果流速能达标就判断气源恢复，不用继续下面的检测。本实施方式中，各个数值不限于此。

另外，在本实施方式中采用第一压力气源驱动气动三通阀142，因而对于第一压力气源需要做气源试验性通气，否则不需要。如果采用第二压力气源驱动气动三通阀，则检测第二压力气源是否恢复时需要做气源试验性通气。如果切换装置14不采用先导阀141，则可以都不需要做气源试验性通气。

此外，在本实施方式所涉及的供气控制方法中，在一些示例中，任意一路高压气源(第一压力气源或第二压力气源)缺失都可以选择其余一路正常高压气源，不启用涡轮供气。

[第2实施方式]

图14是示出了本发明的第2实施方式所涉及的吸气支路的示意图。图15是示出了本发明的第2实施方式所涉及的吸气支路处于第二混合模式下的示意图。

本实施方式所涉及的吸气支路10A与第1实施方式所涉及的吸气支路10的不同点在于，第二吸气支路16A与第1实施方式所涉及的第二吸气支路16不同。也即，在本实施方式所涉及的第二吸气支路16A中，第三流量调节装置161与第二流量调节装置121连接，且第三流量调节装置161与第二流量传感器122连接(参见图14)。另外，在第三流量调节装置161与第二流量传感器122之间还可以设置有单向阀165。此外，第二吸气支路16A还省略了第1实施方式所涉及的第三流量传感器162。在这种情况下，本实施方式所涉及的吸气支路10A同样能够根据供气气源进行切换并及时提供所需氧浓度的混合气体。

在本实施方式中，沿着第二吸气支路16A的上游侧至下游侧，单向阀165导通，由此沿着第二吸气支路16A从上游侧流向下游侧的气体能够流过单向阀165。另外，沿着第二吸气支路16A的下游侧至上右侧，单向阀165关闭，此时下游侧的气体无法经过单向阀165流入到第二吸气支路16A。

另外，特别是在第一混合模式M1的情况下，单向阀165可以有效地隔离第二气路12与第二吸气支路16，减少第二气路12的容腔体积，使得第二气路12的阻抗和容性与第一气路11匹配，能够减少第一气路11的气体对第二气路12带来的流速反射冲击，从而保证第二气路12的测量精度。

具体而言，如图14所示，当吸气支路10A的切换装置14处于第一混合模式M1时，单向阀165关闭，从而避免第一气路11的气体进入第二吸气支路16的导气管路内。此时，第一气路11和第二气路12与第一吸气支路15连通，供应气体经由第一气路11和第二气路12汇入到第一吸气支路15而提供给患者2。

在本实施方式中，如图15所示，当吸气支路10A的切换装置14处于第二混合模式M2时，单向阀165打开，第二流量调节装置121(例如电磁比例阀)关闭，来自第三压力气源和第一压力气源的混合气体经过单向阀165、第二流量传感器122而汇入到第二吸气支路16并提供给患者2。

在本实施方式所涉及的吸气支路10A中，通过在第三流量调节装置161与第二流量传感器122之间设置单向阀165，从而省略了第三流量传感器162，由此，在同样能够根据供气气源进行切换并及时提供所需氧浓度的混合气体的情况下，有效地抑制吸气支路10A成本的增加。

另外，在一些示例中，也可以不设置单向阀165。在这种情况下，可以通过气路设计来使得第二气路12的阻抗和容性与第一气路11匹配，另外可以通过算法等方式来规避或降低第一气路11的气体对第二气路12带来的流速反射冲击的影响，从而也能够省略第三流量传感器162。

虽然以上结合附图和实施例对本发明进行了具体说明，但是可以理解，上述说明不以任何形式限制本发明。本领域技术人员在不偏离本发明的实质精神和范围的情况下可以根据需要对本发明进行变形和变化，这些变形和变化均落入本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种呼吸机，其特征在于：

包括：

第一气路，其包括顺序连接的第一压力气源接口和第一流量调节装置；

第二气路，其包括顺序连接的第二压力气源接口和第二流量调节装置；

第三气路，其包括第三压力气源接口；

向患者输送吸入气体的第一吸气支路；

向患者输送吸入气体的第二吸气支路，其包括气体压缩设备；

切换装置，其具有将所述第一气路和所述第二气路与所述第一吸气支路连接的第一混合模式、以及将所述第一气路和所述第三气路与所述第二吸气支路连接的第二混合模式；以及

管理患者呼出气体的呼气支路；

其中，所述第一气路的气体和所述第三气路的气体进入所述第二吸气支路混合后通过所述气体压缩设备供应给患者；

所述第二气路还包括检测所述第二压力气源接口处气体压力的压力传感器；以及

所述呼吸机还包括控制器，其基于所述压力传感器的测量值来控制所述切换装置，使所述切换装置在所述第一混合模式与所述第二混合模式之间进行切换。

2.根据权利要求1所述的呼吸机，其特征在于：

所述切换装置包括先导阀和气动三通阀。

3.根据权利要求1所述的呼吸机，其特征在于：

所述第二吸气支路还包括第一混合腔，在所述第二混合模式中，所述切换装置通过所述第一混合腔将所述第一气路和所述第三气路与第二吸气支路连接。

4.根据权利要求1所述的呼吸机，其特征在于：

所述第二吸气支路还包括第三流量调节装置。

5.根据权利要求1所述的呼吸机，其特征在于：

所述第二吸气支路还包括第二混合腔，所述第二混合腔设置成在吸气期间对处于所述第二混合模式且被所述气体压缩设备加压的混合气体进行混合。

6.根据权利要求4所述的呼吸机，其特征在于：

所述第三流量调节装置还包括流量传感器。

7.根据权利要求4所述的呼吸机，其特征在于：

所述第三流量调节装置包括音圈电机。

8.根据权利要求1所述的呼吸机，其特征在于：

所述第一吸气支路还包括气体混合装置。