CN112169130B - 用于呼吸治疗装置的可呼吸气体进气口控制设备 - Google Patents

Abstract

可呼吸气体进气口控制设备容许在用于呼吸治疗装置，例如通风机或持续气道正压设备，的流发生器的进气口中调节气流。该设备可能基于气流状态，执行可变的进气口孔尺寸。在一个实施例中，进气流密封件根据靠近密封件的密封激活室内压力变化向鼓风机打开或关闭进气口。该密封件可能由柔性膜形成。控制器通过控制一组一个或多个流量控制阀选择性地改变密封激活室内的压力，从而选择性地阻止向前的气流，防止回流，或锁定打开密封件以容许回流或向前的气流。该控制器可以根据基于压力和/或流量传感器数据而测得的呼吸状态来设置所述流量控制阀。

Description

用于呼吸治疗装置的可呼吸气体进气口控制设备

分案申请声明

本申请是国际申请日为2011年03月25日、国际申请号为PCT/AU2011/000341的PCT国际申请，于2012年11月20日进入中国国家阶段的、发明名称为“用于呼吸治疗装置的可呼吸气体进气口控制设备”、申请号为201180025081.5的中国发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求申请号为61/317,483、申请日为2010年3月25日的美国临时专利申请的优先权，并将该申请的内容在此予以全文引用。

技术领域

本技术涉及用于控制呼吸治疗装置中的气流的阀。更具体地，本技术涉及限制气流，例如，进入呼吸治疗装置比如持续气道正压治疗设备的流发生器、呼吸机设备、或者其它用于治疗呼吸相关症状的气道设备的进气口气流。

背景技术

呼吸治疗装置可在患者呼吸周期中的适当时刻以治疗压力向患者提供清洁可呼吸气体(通常为空气，带有或不带有补充性氧气)。可同步改变压力，以使吸气时压力较大，而呼气时压力较小。治疗压力也称为呼吸压力。

呼吸治疗装置通常包括流发生器、空气过滤器、面罩、连接流发生器与面罩的空气输送管道、各种传感器和微机控制器。可选择地，气管切开插管也可替代面罩作为患者接口。流发生器可包括伺服控制发动机、形成鼓风机的蜗壳和叶轮。在一些例子中，可使用发动机用制动器，以更快地减小鼓风机速度，从而克服发动机和叶轮的惯性。所述制动器可使鼓风机克服惯性影响，更迅速地到达与呼气同步实现的较低压状态。在一些例子中，流发生器还可包括阀，该阀能将所产生的气体排放至大气中，作为一种控制发动机速度的替代方式的装置，改变输送至患者的压力。传感器测量(除其它参数外，还包括)发动机速度、质量流量和排气压力，例如具有压力转换器或类似物。所述装置可选择地包括位于空气输送导管路径上的加湿器和/或加热元件。所述控制器可具有数据存储功能，其带有或不带有集成式数据检索和显示功能。

这些设备可用于治疗许多症状，例如由肺部、神经肌肉或肌骨骼疾病以及呼吸控制疾病所导致的呼吸不足或呼吸衰竭等。这些设备还可用于与睡眠呼吸紊乱(sleepdisordered breathing,SDB)(包括轻微阻塞性睡眠呼吸暂停(obstructive sleep apnea,OSA))、过敏性上呼吸道阻塞或上呼吸道早期病毒感染相关症状的治疗。

因此，需要发展更先进的方法和装置，用于在运行期间控制呼吸治疗装置中可呼吸气流。

发明内容

本技术一些实施例的一个方面是，提供用于呼吸治疗装置的气流控制设备。

本技术一些实施例的另一个方面是，提供用于呼吸治疗装置的可变进气口。

本技术一些实施例的另一个方面是，提供可根据患者气流调节的进气流控制设备。

本技术一些实施例的另一个特征是，提供气流控制设备以预防回流。

本技术一些实施例的另一个特征是，提供气流控制设备，从而在检测状态下，防止呼吸治疗装置中的可呼吸气体的回流或者返回。

本技术一些实施例的另一个方面是，提供用于流发生器的进气口的气流控制密封件。

例如，在本技术一些实施例中，呼吸治疗装置向患者提供可呼吸气流。该装置可包括进气口和排气口，进气口具有在关闭和完全打开之间可调节的可变孔。该装置的流发生器可适于在进气口到排气口提供加压的可呼吸气体。该装置还可包括控制流发生器产生的压力水平的控制器。所述孔的开口尺寸根据提供在排气口附近的可呼吸气流的水平而变化。该可变孔可包括柔软密封件。该可变孔也可用于对应流量值范围成比例打开，其中流量值范围在第一流量值和第二流量值之间。在一些实施例中，第一流量值可能约为0升/分钟，而第二流量值可能约为70升/分钟。选择性地，所述可变孔可被设置为用于超过所述流量值范围的流量值的固定开口尺寸。可变孔也可能在流量值范围的第一流量值关闭。可变孔还可包括密封激活室。密封激活室的压力可通过控制一个或多个电子机械阀而设置。控制器可根据可呼吸气流的水平来设置电子机械阀。选择性地，该孔还包括电子机械阀，并且控制器可以将电子机械阀的开口的尺寸设置为可呼吸气流水平测量值的函数。

在本技术一些实施例中，呼吸治疗装置用于在连续的呼吸周期中给患者提供加压的可呼吸气体，其中每个周期包括吸气阶段和呼气阶段。该装置可包括进气口，排气口和流发生器，流发生器适于接收来自进气口的可呼吸气体的进气流并在输送至排气口之前加压可呼吸气体。该装置的控制器可能适于控制流发生器产生的压力水平，从而提供吸气压力和呼气压力，其中在呼气阶段的至少一部分中，流向流发生器的进气流被阻断，以便于将压力从吸气压力降低至呼气压力。进气流的阻断可能使流发生器的鼓风机卸载。在一些这样的实施例中，控制器可能通过设置一个或多个电子机械阀阻断进气流。例如，所述装置可以进一步包括位于进气口的气流路径上的柔性密封件、和靠近该柔性密封件的密封激活室。电子机械阀的设置可控制密封激活室的压力水平。

在本技术一些实施例中，用于呼吸治疗装置的流发生器，包括：发动机；与发动机结合的叶轮；用于叶轮的壳体，其包括蜗壳、进气口和排气口，所述排气口能够用作患者接口的导管来输送可呼吸气体作为呼吸治疗；进气流密封件，用于选择性地打开和关闭进气口，所述进气流密封件具有第一侧和第二侧，所述第一侧从内部靠近进气口的进气室，所述第二侧从外部靠近进气口的进气室；以及密封激活室，所述密封激活室靠近进气流密封件的第二侧，从而允许密封激活室内的负压打开进气口、以供可呼吸气流进入。

在一些实施例中，壳体也包括第一和第二端口以及压力相通导管，压力相通导管连接进气室的后部和密封激活室以使压力相通，使得进气室的负压在密封激活室中引起负压。选择性地，流发生器也可包括带有压力相通导管的第一流量控制阀，第一流量控制阀可能选择性地将密封激活室转换至与进气室相连的压力相通导管的压力或环境压力。

在一些实施例中，密封激活室的负压是由于可呼吸气体流向排气口。此外，这种气流可通过呼吸周期控制。因此，密封激活室的结构和流量控制阀的设置可能使气流从进气口通过流发生器流向患者和排气口。

选择性地，当流量控制阀设置为向环境压力开放，导致密封激活室与环境压力大致平衡时，密封激活室的负压可能被中止。然后，该平衡可能容许进气口对可呼吸气流，例如从进气口通过流发生器到排气口的气流，关闭。

当设备设置为容许密封激活室和进气室之间平衡时，也可以防止通过进气口的回流。从排气口到进气口的回流增加进气室和密封激活室的压力，使得增加的压力容许密封件关闭进气口。

在另一个实施例中，第二流量控制阀与第一流量控制阀相连。第二流量控制阀可选择性地将第一流量控制阀的进气口转换至排气口的压力或环境压力。转换至环境压力可能通过直接转换至环境或至能与环境压力大致平衡的进气室的前部分提供。

在一些实施例中，气流控制设备选择性地设置为容许回流。例如，该装置可设置一个或多个控制阀从而将想要的压力水平密封在密封激活室内，使得密封激活室中止与进气室的压力和环境压力的平衡。其中密封的压力水平可能为负压，即使当进气室的压力由于回流而增加时，也可将进气流密封件锁定在打开位置。

选择性地，流发生器的控制器可设置第一流量控制阀容许密封激活室中的负压对吸气状态检测做出反应，向可呼吸气流打开进气口。控制器也可能设置第一和选择性的第二流量控制阀以中止密封激活室的负压，从而对呼气状态检测做出反应，向可呼吸气体关闭进气口。

本技术也可使用呼吸治疗装置，该呼吸治疗装置包括流发生器，流发生器产生用于压力治疗方案的，压力超过环境压力的可呼吸气体。流发生器可能包括进气口和排气口，其中排气口适于患者接口导管输送可呼吸气体。该装置也包括控制器，该控制器根据压力治疗方案控制流发生器，以产生可呼吸气体。该装置的进气流密封件用于选择性地打开和关闭进气口，其中进气流密封件具有第一侧和第二侧，该第一侧从内部靠近气流进气口的进气室，该第二侧从外部靠近气流进气口的进气室。该装置也可能包括密封激活室，该密封激活室靠近进气流密封件的第二侧，其中密封激活室内的负压可以向可呼吸气流打开进气口。

在该装置的一些实施例中，压力相通导管连接内部的进气室和密封激活室，以使压力相通，使得内部的进气室的压力的变化改变密封激活室的压力。在该装置的另一个实施例中，第一流量控制阀与密封激活室相连，并在控制器的控制下，选择性地在压力相通导管和环境压力之间转换。在另一些实施例中，该装置的第二流量控制阀可能与第一流量控制阀相连，并选择性地(a)在进气口和排气口之间的平衡压力(容许流动)和(b)在进气口和第一控制阀之间的平衡压力(容许流动)之间转换。在这种情况下，进气口的压力大致为环境压力。

该装置的流发生器可能包括发动机，设置在进气口和排气口之间的蜗壳和叶轮。与前面描述的实施例相似，可能设置一个或多个阀以控制室内和密封件的压力，从而容许流动，阻止流动，防止回流和容许回流。

在本技术一些实施例中，系统调节进入呼吸治疗装置的流发生器的气流。该系统可包括朝向流发生器的进气口，可呼吸气流从该流发生器抽出。该系统也可能包括用于在进气口封锁气流的装置。用于密封的装置可能具有第一侧和第二侧，该第一侧从内部靠近进气口的进气室，第二侧从外部靠近进气口的进气室。该系统也可能包括室装置，该室装置靠近用于密封的装置的第二侧，其中室装置内的负压在用于密封的装置处打开进气口。该系统也可能包括用于根据进气口内压力的变化改变室装置的压力的工具。而且，该系统也可能包括用于选择性地中止室装置的压力变化，但容许进气口的压力变化的装置。

可选择地，上述的实施例也可能包括氧气输入端口，该氧气输入端口与进气口相连，从而将氧气注入进气口中。

本呼吸治疗装置的另外的特征将通过以下详细论述、附图和权利要求书得以清晰呈现。

附图说明

下面通过如图中的实例对本发明进行举例说明，但这些实例不构成对本发明的限制，其中相同的元件用相同的附图标记。

图1为描述了本技术的一个实施例中用于流发生器的进气口控制设备的部件的示意图；

图1-A为在本技术一个实施例中，密封件和进气口孔之间的面积比的图解说明；

图2为描述图1的部件的加压过程的示意图；

图3为描述图1的部件的加压过程的示意图；

图3-A为描述图1的部件阻挡气流的过程的示意图；

图3-B为描述了图1的部件的患者回流过程的示意图；

图4为用于本技术的组件的进气口控制部件的例子的示意图；

图5为在本技术的一个实施例中，安装在鼓风机的蜗壳壳体上的图4的进气口控制部件的例子的横剖面侧视图；

图5-A为本技术另一个实施例的进气口控制组件的分解的侧面透视图；

图6为具有本技术的进气口控制器的呼吸治疗装置的部件的例子的示意图；

图7为描述了用于本技术的另一个呼吸治疗装置的实施例中的流发生器的进气口控制设备的部件的示意图；

图8描述了在初始吸气状态，图7中的实施例的部件的运行的示意图；

图9描述了在最大的吸气气流状态，图7中的实施例的部件的运行的示意图；

图10为描述在呼气状态，图7的实施例的部件的运行的示意图；

图11为描述了在吸气状态，用于非排气的呼吸治疗装置的图7的实施例的部件的运行的示意图；

图12为描述了在最初的呼气状态，用于非排气的呼吸治疗装置的图7的实施例的部件的运行的示意图；

图13为描述了在呼气状态，用于非排气的呼吸治疗装置的图7的实施例的部件的运行的示意图；和

图14为描述了在吸气暂停状态，用于非排气的呼吸治疗装置的图7的实施例的部件的运行的示意图；以及

图15为描述了在呼吸不足状态，用于非排气的呼吸治疗装置的图7的实施例的部件的运行的示意图。

具体实施例

本技术的实施例可能使用用于流发生器或呼吸治疗装置的可呼吸气体进气口控制设备102，该可呼吸气体进气口控制设备102包括图1的示意图中描述的部件。通常，流发生器，比如伺服控制器鼓风机104，会包括发动机，蜗壳和叶轮105。通过叶轮105，鼓风机可产生可呼吸气体(例如空气)气流至排气口106。虽然图1描述了鼓风机类型的流发生器，也称为离心式压缩机，但也可能使用其它流发生器，例如活塞式压缩机。在呼吸治疗装置，排气口106通常与用于呼吸治疗的患者接口相连，例如输送或供给导管和面罩或气管切开插管(未展示出来)。

可呼吸气体可由进气口108通过叶轮的驱动旋转抽入鼓风机，叶轮105的旋转在进气口产生相对于环境压力较低的气体压力状态并在排气口产生相对于环境压力较高的气体压力状态。进气口可通过进气室110形成，进气室110作为路径，引导气流被抽入叶轮105。如图1所示，进气室110的孔112可能被进气流密封件114密封。进气流密封件114的受控运动的作用是通过阻止或容许气体在密封件外部的进气室110的前部分110A和密封件内部的进气口108的后部分110P之间转移阻挡气流。

如图1所示，进气流密封件114连接至腔或密封激活室116。密封激活室内气体压力的选择性控制用于控制进气流密封件114的运动。例如，进气流密封件114可能由柔性膜形成。该膜可被形成和设置为在正常压力状态下，例如当密封激活室116内和进气口108中存在环境压力状态时，弹性地关闭或密封孔112。如图1的实施例所示，当鼓风机104没有运行时，可能存在这样的压力状态。此外，取决于密封件的弹性和/或密封激活室的压力状态，密封件可防止从进气室110的后部110P向进气室110的前部110A的气体回流。因此，进气流密封件也可像单向阀那样运行。

如图1-A所示，进气流密封件114的横截面积(即密封件的表面积)可能设计为比进气口孔112的气体通道的横截面积大。因此，该孔与进气流密封件的横截面积比率可能大于1:1，优选地在大约1:1.5和大约1:3之间，更优选地该比率为大约1:2。在图1-A的例子中，密封件114的表面积115大约是进气口孔的气体通道112的横截面积113的2倍(即，面积比率AR₂/AR₁＝1/2)。

在图1的实施例中，流量控制阀118，比如电子机械阀(例如，三端口两通阀)可容许改变密封激活室116的增压。例如，如所示，流量控制阀118可能选择性地容许密封激活室116的压力与不同的压力，比如通过第一导管120的环境压力(如图1中箭头“AP”所示)，或通过第二导管或压力相通导管122的进气室110的其它压力，比如当鼓风机没有运行时，进气室110的后部110P的环境压力平衡。

参见图2，3，3-A和3-B描述了图1的装置的几个运行模式。

如图2所示，在进气室110的后部110P内可能存在负压或相对于环境压力下降的压力。负压(如图2箭头“DP”所示)可能通过运行流量控制阀118经由压力相通导管122与密封激活室116相通。例如，如图2另外所示，当鼓风机被激活，并且气流朝向排气口106时，流量控制阀118可能容许密封激活室116以由向内的可呼吸气流的压力，如当患者吸入(即，吸气)时产生的进气室110的负压“DP”增压。压力可能通过作为气压连接器的气压相通导管122与密封激活室116相通。重要的是，由于密封激活室116的压力的变化，密封激活室116和进气流密封件114可能容许打开孔112。在这点上，鼓风机的叶轮的旋转作为压力来源，但相对于打开密封件的前部110A，进气室110的后部110P的压力下降是气流通过进气室110而不是仅仅来自叶轮旋转的结果。例如，不管鼓风机是否被驱动，患者的呼吸循环可能控制或诱导通过后部110P的气流。此外，如在此所示的更多的细节，在该装置的一些状态下，鼓风机可能被驱动(例如，旋转)，但没有气流通过后部110P，例如当鼓风机的排气口被阻塞时。然而，如果存在患者气流，叶轮诱导的压力结合患者气流诱导的压力，两者可能促成将存在于后部的压力水平。

可以选择孔112和密封件114的尺寸以及密封件的柔性，使得室内压力的下降将密封件的一个或多个部分收缩于密封激活室116内.收缩可能使密封件114撤回到密封激活室116内，在进气室110的前部110A和进气室110的后部110B之间提供缝隙。并且密封件的收缩会容许密封件和孔之间的气流从前部110A进入后部110P然后进入叶轮中。

取决于密封件的柔性，密封件的运动的范围可能是患者产生的变化的气流的作用。因此，孔和柔性密封件在鼓风机运行期间形成的开口的尺寸与图2中的虚线所示的诱导气流是成比例的。例如，进气室的后部110P较大的向内的气流可能导致孔112的开口较大，从而使得较多的气流进入鼓风机。相似地，进气室的后部110P较小的向内的气流可能导致孔112的开口较小，从而使得较少的气流进入鼓风机。成比例的开口容许形成必要的最小开口尺寸，从而足以容许鼓风机抽取想要的气流。由于当气体穿过开口时，较大的开口能造成较大的噪音，这样的成比例的气流开口的潜在好处是降低噪音。这样的特征对设计用于患者在睡眠期间的治疗的呼吸治疗装置可能是重要的。

因此，在一些实施例中，进气口控制设备可能使用可变的进气口开口，从而可以在吸气期间根据患者需求提供不同的气流水平。在吸气期间，密封件作为被动比例阀，调节其到孔112的边缘的距离，从而实现可变的开口。开口的尺寸可能与患者气流水平相关。在特别的实施例中，简单的被动气压(气流)伺服控制可能按如下执行：

(a)气流为0时，阀完全关闭；

(b)向前的气流在大约大于0并且小于70L/min时，阀孔的尺寸与气流关联；

(c)在大约大于70L/min时，阀以固定的孔尺寸完全打开。

但是，可能设置其它流量值范围。相比于具有固定进气口开口的设备，这样可变的开口能使鼓风机的工作环境最优化和/或降低系统发出的噪音。

如图3进一步所示，当鼓风机被激活时，并且在不需停止或减缓被驱动的叶轮的旋转的情况下，流量控制阀118可能缓解或中止密封激活室116的增压。例如，流量控制阀118可能使环境压力通过第一导管120或气压连接器与密封激活室116相通。密封激活室116中的压力的合力平衡可容许进气流密封件114恢复其靠近孔112的正常的结构，并因此密封孔112。此外，如图三所示，除了密封件的弹性，在鼓风机依然运行(即，叶轮依然旋转)或患者依然吸气的情况下，与进气室110的前部110A或密封激活室116内更高的环境压力状况相关的进气室110的后部110P内下降的压力状况可能进一步作为吸力，从而进一步加强密封件对孔112的关闭。

因此，密封件可作为有效和快速的装置，以防止气流进入鼓风机(即，切断进气口供给)而不需要改变鼓风机的速度或不需要依赖鼓风机发动机的制动。避免制动可降低热量并使鼓风机保持更冷。避免或减少制动也可用于降低系统的能量需求，因为当相比于供应给流发生器的电流以控制鼓风机的下降速度时，运行进气流控制设备的阀可能需要较小的电流。

因此，在一些实施例中，在需要或不需要对发动机速度制动的情况下，进气口控制器可在呼吸期间降低鼓风机输送的压力。也可从鼓风机中更快速地停止或开始产生气流。例如，气流的快速停止和开始能通过使用该设备的控制器控制，从而在患者中诱导呼吸的撞击模式，该撞击模式可能适于引起分泌物清除(例如，诱导患者咳嗽)。

因此，进气口控制设备102的关闭可能作为用于进行供应治疗气体的受控调节的控制计划的一部分。例如，进气口孔的尺寸的缩小(例如关闭)可将吸气压力转换为呼气压力而不用依赖于鼓风机的快速减速。在这点上，通过切断气流(例如关闭进气口控制设备102)卸载鼓风机。这意味着鼓风机将更快减速并且不需要当对依然通过进气口接收气流的鼓风机制动时正常所需的高水平的诱导电流。换句话说，当不能通过进气口抽取空气时，鼓风机不具有任何负载。因此，由于鼓风机的卸载，气流能以快速的响应时间被阻断。快速控制气流的能力可以更精细地调整流发生器产生的呼吸治疗波形的形状。如果需要尖锐的压力波形/响应，那么进气口控制设备孔可以快速关闭。

在缺乏本技术的其它一些类型的设备中，由于鼓风机减速需要时间，从吸气到呼气的转换可能导致在呼气开始时的气流激增，在本技术的实施例中，该气流激增可通过关闭进气口控制设备，并从而切断进气流而避免。

因此，在一些实施例中，控制器可从传感器(例如，来自流量传感器的测量结果)检测呼气相关状态(例如，呼气开始，吸气结束，等等)并使进气口控制设备的阀关闭进气口孔，从而阻止气流进入流发生器。可选择地，该控制器也可能同步地或同时地改变流发生器的设置(例如降低电流)，从而，例如将流发生器的速度降低至适于产生适合呼气的压力(例如呼气压力水平)的设置。这样的控制器变化也可能涉及用于产生呼气末正压水平(PEEP)的流发生器的设置。因此，进气流设备的控制，和可选择地流发生器，也可协助实现产生的呼吸治疗压力波形的想要的形状。

如图3-A所示，当流量控制阀118可平衡密封激活室116和进气室110的后部110P的压力时，鼓风机可能被激活。此外，在或超出排气口的鼓风机106的排气口可能被阻挡(例如，由于患者接口的一些问题或如果患者既不吸气也不呼气)，从而防止鼓风机诱导的气流流出排气口106.在这过程中，在没有患者气流的情况下，由于密封件的结构和密封激活室116和进气室110的后部110P的平衡压力，密封件114能保持在关闭112的位置，平衡压力大约与进气室110的前部110A的压力相同。

切断气流也产生其它的好处，比如当其防止非排气的面罩系统的回流时。例如，如图3-B所示，当流量控制阀118可平衡密封激活室116和进气室110的后部110P的压力时，鼓风机可能被激活。在这样的状态下，患者可能呼气从而诱导回流BF进入排气口106，并因此在进气室110的后部110P中产生相对于环境的正压(如图3-B中“HP”所示)。但是，在这种情况下，由于密封件的结构和密封激活室116和进气室110的后部110P的平衡压力，即使后部110P的正压HP会超出进气室110的前部110A的环境压力，密封件114可能保持在关闭孔112的位置并防止回流。

防止回流也可能对使用氧气的系统具有好处。例如，如在此更具体的描述，当氧气注入鼓风机后面或下游时，在呼气期间通过关闭阀切断气流意味着氧气可以维持在设备的压力端(例如，没有氧气逃出设备外)。由于没有或很少氧气通过鼓风机回流，该装置也可能减小发动机对氧气的暴露。

图4展示了进气口控制组件样本的部件。进气流密封件114由带有密封表面442的柔性材料形成。密封表面442作为背着前面所述的进气口孔(没有展示)弯曲的膜。夹环444具有柔性弹簧446，柔性弹簧446将进气流密封件114的外层周边唇447夹在室体448，从而在室体和进气流密封件之间形成密封激活室。室体448包括洞450，从而容许气流通过室体448周围和外部进入密封激活室116。一些洞也可能分开并成一定的尺寸，从而当弹簧被拍下或与洞接合时，接收夹环444的柔性弹簧446。室体448包括压力端口452，压力端口452与来自一个或多个流量控制阀118(图4没有展示)的选定的压力相通。

图5包括进气口控制组件部件的实施例的横截面展示，进气口控制组件部件与鼓风机104或流发生器相连。所示的鼓风机104包括发动机550和叶轮105，叶轮105与蜗壳552相连，蜗壳552作为流发生器的叶轮105的壳体。在该实施例中，蜗壳包括气流进气口108。在安装时，进气流密封件114的密封表面442背着气流进气口108的边缘的圆周弯曲。在前面所述的运行期间，进气口108的边缘和密封表面442的收缩在孔112处形成开口。在该实施例中，作为进气口108的蜗壳的壁包括压力端口554。进气口108的压力端口554容许进气室的后部110P和密封激活室116之间的压力通过导管(图5中没有展示)和流量控制阀118(图5中也没有展示)交换。

如图5所示，该实施例的具体的结构可能具有微型化的潜力。即是，其紧凑的设计可减小呼吸治疗装置的壳体的尺寸。在这点上，密封件和密封激活室在进气口的定位并且靠近鼓风机能缩小空间。在这点上，进气口控制设备的部分部件可能与鼓风机的蜗壳一体成型。但是，在一些可选的实施例中，密封激活室和密封件也可能坐落于相对于该装置或鼓风机的其它地方。例如，其可能通过管子或其它导管(没有展示)可连接和/或可移动到鼓风机或鼓风机的壳体。

图5-A示意了进气口控制组件的另一个实施例。在该实施例中，进气流密封件114被夹在固定环555和室体448之间。固定环555适于可移动地安装在进气室110的壁上。例如，固定环555的侧扣件或螺纹(没有展示)可能与进气室110的壁的接收槽(没有展示)匹配。当卡扣或旋转到位时，固定环将进气口控制组件固定于鼓风机蜗壳552.在该进气口控制组件的实施例中，固定环555包括柔性弹簧446，该弹簧446将进气流密封件114的外层周边唇447夹在室体448，从而在室体和进气流密封件之间形成密封激活室116。室体448包括洞450，从而容许气流通过室体448周围和外部进入密封激活室116。一些洞也可能分隔开并成一定尺寸，从而当弹簧扣下或与孔接合时，接收固定环555的柔性弹簧446。室体448包括压力端口452，端口452与来自一个或多个流量控制阀118(图4中没有展示)的选定的压力相通。通向进气室110的后部110P的另一压力端口554与蜗壳在进气室的壁上一体成形。

在图5和图5-A的实施例中，展示了用于连接进气口控制器的部件和鼓风机的壳体或鼓风机的进气口的各种装置。但是，也可能使用另外的结构以实现与鼓风机的连接。例如，一些或所有的进气口控制部件可能用作可移动的单元或模块。然后该单元或模块可能可移动地连接至鼓风机进气口的一部分或其壳体上。例如，单元或模块可能配置接合销钉连接器或接合销钉耦合器。类似地，该单元或模块可连接至鼓风机的进气口，使得其通过干扰配合与鼓风机进气口匹配。也可能使用其它连接装置，比如卡扣配合装置。

呼吸治疗装置运行的具体实施例

如前面所述的，可呼吸气体进气口控制器设备102可能用于呼吸治疗装置600的流发生器，比如图6中所示，通风机或持续气道正压设备。这样的装置包括控制器664，该控制器664具有一个或多个微控制器或处理器，使得呼吸治疗装置600可用于一个或多个用于设置压力的治疗体系，该压力通过压力发生器或鼓风机并结合来自可选的压力传感器和/或流量传感器的信号输送。因此，该控制器可在患者治疗期间调整鼓风机的速度，从而处理检测到的症状(例如，气流限制，通风不足，呼吸暂停等等)和/或在检测患者呼吸期间压力的同步变化，从而模拟或支持呼吸。此外，控制器664可能选择性地通过控制一个或多个流量控制阀118设置密封激活室116的压力，并因此作为进气流控制器666，用于容许气流(例如，空气或氧气和空气)进入鼓风机和/或防止气体来自鼓风机的回流。这样，进气流控制器666控制进气流密封件114。

因此，控制器664或进气流控制器666会典型地包括一个或多个处理器，该处理器用于执行特别的控制方法，比如在此描述的更详细的算法。在末尾，该控制器可能包括集成芯片，存储器和/其它控制指令，数据或信息存储介质。例如，包含这种控制方法的程序指令可能编码在设备的储存器的集成芯片上。这样的指令也可能选择性地以合适的数据存储介质作为软件或固件装入。控制器也典型地包括用于设置流量控制阀的信息通路或电子接口，以及该装置的其它部件(例如，鼓风机发动机)。

在呼吸治疗装置运行期间，同时取决于想要的用法，进气流控制器666可根据对系统不同状态的检查设置进气口控制设备102。例如，从压力和气流数据分析中，控制器可以根据对患者呼吸循环的不同状态的检测设置气体控制设备102，或增强这些状态，比如吸气，呼气，吸气开始，呼气开始，吸气最大气流，吸气暂停等等。已知用于从压力和/或气流数据中检测这些状态或用于增强它们(例如，同步备份呼吸频率)的方法可能通过控制器的程序或电路执行。图7至15展示了进气口控制设备102通过控制器设置为不同的系统结构和呼吸状态的各种实施例。

在图7至15的呼吸装置结构中，另外的流量控制阀772(或泄压阀)也由进气流控制器666控制。另外的流量控制阀772选择性地容许(a)在鼓风机104的排气口106和进气室110的前部110A之间的压力或气流通过回流导管779平衡；或(b)在第一导管120至第一控制阀118和进气室110的前部110A之间的压力或气流平衡。但是，在一些实施例中，可能不存在可选的回流导管779。在这种情况下，用于可选的回流导管779的流量控制阀772的端口可能被盖住，使得流量控制阀772仅作为能选择性地在进气口108和第一导管120之间传输气体的两通阀。可选地，流量控制阀772可能由两通阀代替。

在图7的实施例中，流量控制阀772在容许鼓风机104的排气口106和进气室110的前部110A之间的压力或气流平衡的正常状态下使用。这样，从鼓风机106的排气口到进气室110的前部110A的气流的再流通可能有助于发动机的冷却并可能在低流量时更好地控制阀。当被控制器666激活时，流量控制阀772可能转换，从而平衡压力或容许在通过第一导管120的第一控制阀118和进气室110的前部110A之间流动。类似地，流量控制阀118可能在容许进气室110的后部110P和密封激活室116之间的压力平衡或容许流动的正常状态下使用。在被控制器666激活时，流量控制阀118可能转换，从而平衡第一导管120和密封激活室116之间压力，或容许第一导管120和密封激活室116之间的流动。在这种情况下，密封激活室116的压力进一步取决于流量控制阀772的设置。例如，当流量控制阀118在其激活状态并且流量控制阀772在其正常状态时，密封激活室116将有效地以之前施加的最终压力密封。如果在密封激活室116中存在负压状态，这样的情况可能容许密封激活室116在流量控制阀118激活之前“锁定”打开进气流密封件114。在这种情况下，即使鼓风机没有激活时，进气流密封件也可能打开。

此外，在图7至15的实施例系统中，也可能包括第二鼓风机或呼气末正压(PEEP)鼓风机704以在患者呼气末端输送正压。虽然如图所示，PEEP鼓风机704的全部操作超出本技术的进气口控制设备102的解释范围。如图所示，安全阀770在消音器室777中。通常，安全阀会在患者吸气期间打开，并在患者呼气期间关闭。

图8至10描述了运行。通常，图8至10示意了排气的通风机的运行(即，带有排气的患者接口或面罩的装置使用)，在一定程度上，这些图可能展示激活的或被驱动的(即，开启的)控制器。图7为结构图，该结构图示意了当呼吸治疗装置取消默认装置时，如图7所示，不管是否使用排气的或不排气的面罩，进气口控制设备102的默认设置是相同的。在这种状态下，流量控制阀772和流量控制阀118没有被激活(即，它们在其正常状态)。

图7也示意了当控制器664使通风机暂停时，比如当控制器检测患者呼气完成并且吸气还没开始时，进气口控制设备102的设置。因此，没有或有非常少的气流。控制器664没有激活流量控制阀772或流量控制阀118。虽然鼓风机可能或不可能被驱动，并且其可能在任何一种情况下旋转，进气口控制设备102可能被关闭，从而防止来自鼓风机至进气室110的前部110A的回流。

图8为结构图，该结构图示意了当开启呼吸治疗装置，并且控制器664通过患者吸气检测或启动同步备份执行吸气开始时，进气口控制设备的设置。控制器664没有激活流量控制阀772或流量控制阀118。因为在这种情况下，鼓风机会被驱动，从而输送气道正压吸气(IPAP)，患者的高水平的吸气气流将在进气室的后部110P和密封激活室116中产生负压状态或吸气。因此，进气口控制设备102将被打开，从而容许气流进入鼓风机。此外，在这种结构中，从排气口106通过回流导管779进入进气室的气流能起到冷却的作用。伴随回流导管引起的泄露的气流，鼓风机可能以更高的速度运行。通过容许更大的气流通过鼓风机能起到冷却鼓风机的作用。

图9为结构图，该结构图示意了当开启呼吸治疗装置，并且控制器664检测到患者吸气的预期最大气流时，进气口控制设备102的设置。控制器664没有激活流量控制阀772，但激活流量控制阀118。在这种情况下，鼓风机会被驱动，从而输送气道正压吸气(IPAP)。然后，由于流量控制阀118的激活，进气室的后部110P中产生的负压力状态将维持或密封在密封激活室116中。因此，进气口控制设备102将锁定打开或至少部分打开(取决于流量控制阀118激活时患者的气流量)，且容许气流进入鼓风机。

图10为结构图，该结构图示意了当开启呼吸治疗装置，并且控制器664在上述吸气后检测患者呼气时，进气口控制设备102的设置。控制器664没有激活流量控制阀772，但继续激活流量控制阀118。在这种情况下，鼓风机会被驱动，从而输送气道正压呼气(EPAP)。由于密封激活室116内维持或密封前面产生的负压力状态，进气口控制设备102将锁定打开或至少部分打开,这会容许回流从排气口106通过鼓风机并退回进气口108，从而容许患者呼气气流通过呼吸治疗装置排出。

图11至15示意了非排气的通风机的运行(即，带有非排气的患者接口或面罩的装置的使用)。在这点上，图11为结构图，该结构图示意了当开启呼吸治疗装置，并且控制器664通过患者吸气检测或启动同步备份执行吸气开始时，进气口控制设备102的设置。控制器664既不激活流量控制阀772也不激活流量控制阀118。因为在这种情况下，由于患者的吸气气流，鼓风机会被驱动，从而根据闭环控制的设置点输送气流或压力，在进气室的后部110P和密封激活室116中产生负压状态。因此，进气口控制设备102将打开，从而容许气流进入鼓风机。此外，在这种结构中，从排气口106通过回流导管779进入进气室的气流能起到冷却的作用。

图12为结构图，该结构图示意了当开启呼吸治疗装置，并且控制器664检测到患者呼气开始时(例如，通过检测最大气流阈值)，进气口控制设备102的设置。控制器664激活流量控制阀772和流量控制阀118两者。在这种情况下，控制器可能使鼓风机卸去动力。因为，由于通过流量控制阀772和流量控制阀118两者的气流路径，密封激活室116具有进气室110的前部110A的环境状态，所以进气口控制设备102会关闭。然后，进气流密封件的关闭和任何进气流的停止将趋向于使卸去动力的鼓风机的叶轮的自然惯性像制动一样减慢。

图13为结构图，该结构图示意了当开启呼吸治疗装置，并且控制器664检测到呼气时，进气口控制设备102的设置。可能执行过流控制。过流控制室是在呼气期间对密封件的控制，从而容许非常低水平的气流通过进气口以补偿患者接口处的泄露(例如，1-2升)。控制器664既不激活流量控制阀772也不激活流量控制阀118。在这种情况下，该控制器可能根据气流控制环路的气流设置点最低限度地驱动用于产生低水平气流的鼓风机。因为，由于通过流量控制阀118的气流路径，密封激活室116具有来自进气室110的后部110P的负压状态，所以进气口控制设备102将部分打开。然后，进气流密封件的部分打开将容许低水平的可呼吸气流通过鼓风机进入排气口106。

图14为结构图，该结构图示意了当开启呼吸治疗装置，并且控制器664检测到呼吸暂停或停滞时，进气口控制设备102的设置。也可能执行自动化呼气末正压(PEEP)测量模式。控制器664激活流量控制阀772，但不激活流量控制阀118。在这种情况下，鼓风机以最低速度驱动。由于缺乏患者气流，进气口控制设备102会关闭。此外，由于流量控制阀772的设置，回流导管779也会关闭。因此，可以防止来自患者接口或面罩的回流进入呼吸治疗装置。

图15为结构图，该结构图示意了当开启呼吸治疗装置，并且控制器664检测到协助患者接口或面罩排气的呼气阀被阻塞时，进气口控制设备102的设置，该进气口控制设备防止患者在呼气期间喷气。检测到这种情况后，控制设备664激活流量控制阀772和流量控制阀118。在这种情况下，容许平衡密封激活室116和进气室110的前部110A的压力。鼓风机也会以最低速度被驱动。然后，由于进气室110的后部110P产生的正压，患者的呼气气流会足以强制打开进气流密封件114。因此，进气口控制设备102会打开。因此，容许来自患者接口或面罩的回流进入呼吸治疗装置。

在一些实施例中，氧气供应也可能与空气供应混合，从而在排气口形成混合的可呼吸气体。氧气可能从鼓风机的下游或上游注入气流路径中。例如，在一些实施例中，氧气可能从所示的排气口106通过图7-15中的氧气供应或氧气进气口端口780供应或注入气流路径中。例如，高水平气流阀可能用于注入氧气。在鼓风机和阀后面注入氧气有助于防止氧气通过系统往回逃并进入大气中。这可减少氧气的浪费。此外，在鼓风机后面注入氧气防止或限制鼓风机和发动机对易燃的氧气的暴露，使设备更安全。在该装置的可选版本中，氧气可能插入或注入进气口108或进气室110中。这可选择性地注入前部110A或后部110P中。因此，周围空气和氧气混合物会流过鼓风机并在排气口106通过鼓风机加压。这可通过在进气口110的壁上包含气体输入端口执行。图7-15示意了这个选择，如选择性的氧气供应或氧气进气口端口780A。然后，氧气可能通过在气体输入端口的阀调整。例如，阀可能调整带有周围空气的低流量氧气。该装置可能包括在排气口附近的氧气端口780或在进气口附近的氧气端口780A或氧气端口780和780A两者，从而容许选择使用哪个氧气端口。但是，使用时一般只用氧气端口780或780A中的一个。

在前面的描述和附图中，阐述具体的术语，方程式和附图标记，为本技术提供全面的理解。在一些实例中，术语和标记可能隐含了实施本技术不需要的具体的细节。此外，虽然在此结合具体实施例描述了本技术，应该理解的是这些实施例仅仅用于说明本技术的原理和应用。因此，应该理解的是阐述的实施例可作大量的修改，并且在没有背离本技术的精神和范围的情况下，可以设计出其它装置。

例如，作为由在此描述的柔性密封件提供的可变开口的替换，可以使用其它元件作为可变开口，并也可用于降低系统发出的噪音的水平。在这点上，本技术一些实施例可能使用电子控制或电磁控制系统改变进气口开口的尺寸。可能使用这样的控制系统(例如，处理器，结合在一起用于发信号目的的传感器和电磁阀)，该控制系统测量气流并连接或结合所需的吸气气流，从而控制信号以将阀的开口/关闭尺寸设置成各种尺寸。因此，在这样的实施例中，进气口至鼓风机的气体供应会横穿阀，并且气体横穿的阀的孔具有各种尺寸，该尺寸能机械地设置/控制。选择性地，这样的选择性的可变进气口控制系统的阀能以可移动从而形成可变开口的电磁阀，机械控制盘或机械控制活塞执行。有利地，在这些实施例中，在呼气期间，阀的打开和关闭也可能被控制/成一定尺寸，以提供成比例的受控的单向阀，从而更精确地控制呼吸波形的形状。例如，通过阀的控制器检测呼气状态后，阀的开口尺寸可被设置为检测到的呼气气流的函数。与前面所述的柔性密封件版本相比，这样的系统可能更昂贵并可能在呼吸治疗装置中占据更多的空间。

Claims (17)

1.一种呼吸治疗装置，所述呼吸治疗装置在连续呼吸循环中为患者提供可呼吸气体的气流，每个循环包括吸气阶段和呼气阶段，包括：

进气口，所述进气口具有可变孔，所述可变孔在关闭的位置和完全打开的位置范围之间是可调节的；

密封激活室，其靠近所述可变孔；

排气口；

流发生器，所述流发生器适于将来自所述进气口的加压可呼吸气体供应至所述排气口；以及

控制器，所述控制器控制所述流发生器产生的压力水平；

其中，在所述呼气阶段，所述控制器设定所述密封激活室的压力状态以关闭所述进气口的所述可变孔，因此，进气流的停止将减慢所述流发生器的叶轮的惯性，从而制动所述叶轮。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括流量控制阀，该流量控制阀连接至所述密封激活室，其中，所述控制器通过在检测到患者呼气的开始之后激活所述流量控制阀设定所述密封激活室的所述压力状态。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述可变孔包括柔性密封件。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述流量控制阀是电子机械阀。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的装置，其特征在于，停止到所述流发生器的所述进气流有助于从吸气压力到呼气压力的压力降低。

6.根据权利要求1至4中任意一项所述的装置，其特征在于，在每个呼吸循环的所述吸气阶段，所述可变孔配置为根据设置在所述排气口附近的可呼吸气体的气流的诱导水平与开口尺寸成比例变化。

7.根据权利要求1至4中任意一项所述的装置，其特征在于，在所述呼气阶段的呼气过程中，所述控制器使所述流发生器的鼓风机的卸去动力。

8.一种呼吸治疗装置，所述呼吸治疗装置在连续呼吸循环中为患者提供可呼吸气体的气流，每个循环包括吸气阶段和呼气阶段，包括：

进气口，所述进气口具有可变孔，所述可变孔在关闭的位置和完全打开的位置范围之间是可调节的；

排气口；

流发生器，所述流发生器适于将来自所述进气口的加压可呼吸气体供应至所述排气口；以及

控制器，所述控制器控制所述流发生器产生的压力水平；

其中，所述控制器配置有过流控制，其中，在呼气过程中，控制并且部分打开所述可变孔的密封件以允许一定水平的气流穿过所述进气口来补偿患者接口处的泄露。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，在所述呼气阶段，所述控制器配置为根据气流控制环路的气流设置点，对所述流发生器供电，从而产生低水平的气流。

10.一种呼吸治疗装置，所述呼吸治疗装置在连续呼吸循环中提供可呼吸气体的气流，每个循环包括吸气阶段和呼气阶段，包括：

进气口，所述进气口具有可变孔，所述可变孔在关闭的位置和完全打开的位置范围之间是可调节的；

排气口；

流发生器，所述流发生器适于将来自所述进气口的加压可呼吸气体供应至所述排气口；以及

控制器，所述控制器控制所述流发生器产生的压力水平；

其中，所述控制器配置为在检测到吸气暂停或停滞之后，控制所述可变孔以防止从患者接口进入所述呼吸治疗装置的回流。

11.根据权利要求10所述的呼吸治疗装置，其特征在于，所述控制器通过设定多个流量控制阀中的流量控制阀控制所述可变孔。

12.根据权利要求11所述的呼吸治疗装置，其特征在于，所述流量控制阀的设定关闭连接在所述流发生器的出口和所述流量控制阀的端口之间的回流导管。

13.根据权利要求10至12中任意一项所述的呼吸治疗装置，其特征在于，所述控制器在检测到所述吸气暂停或停滞之后，控制所述流发生器来设定最低速度。

14.一种呼吸治疗装置，所述呼吸治疗装置在连续呼吸循环中为患者提供可呼吸气体的气流，每个循环包括吸气阶段和呼气阶段，包括：

进气口，所述进气口具有可变孔，所述可变孔在关闭的位置和完全打开的位置范围之间是可调节的；

排气口；

流发生器，所述流发生器适于将来自所述进气口的加压可呼吸气体供应至所述排气口；以及

控制器，所述控制器控制所述流发生器产生的压力水平；

其中，所述控制器配置为检测在呼气过程中阻止患者呼气的与患者接口的排气相关的呼气阀的阻塞，并且在检测到所述阻塞之后，控制所述可变孔以允许从所述患者接口到所述呼吸治疗装置中的回流。

15.根据权利要求14所述的呼吸治疗装置，其特征在于，所述控制器通过设定一组流量控制值来平衡密封激活室和进气室的一部分的压力，控制所述可变孔。

16.根据权利要求15所述的呼吸治疗装置，其中，所述气流控制阀的设定允许患者呼气气流打开所述可变孔。

17.根据权利要求14至16中任意一项所述的呼吸治疗装置，其特征在于，所述控制器在检测到所述阻塞之后，控制所述流发生器来设定最小速度。