CN114796763A - 呼吸支持系统和用于呼吸支持系统的鼓风机 - Google Patents

呼吸支持系统和用于呼吸支持系统的鼓风机 Download PDF

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Abstract

一种呼吸系统，包括双出口式鼓风机。所述鼓风机的第一出口和第二出口中的一个向鼻接口的一对鼻出口中的一个提供气体流，并且所述第一出口和所述第二出口中的另一个向所述鼻接口的这对鼻出口中的另一个提供气体流。在替代实施例中，所述第一出口和所述第二出口中的一个向口鼻接口的鼻出口提供气体流，并且所述第一出口和所述第二出口中的另一个向所述口鼻接口的口部接口提供气体流。

Description

呼吸支持系统和用于呼吸支持系统的鼓风机
本申请是名称为“呼吸支持系统和用于呼吸支持系统的鼓风机”、国际申请日为2017年4月27日、国际申请号为PCT/IB2017/052427、国家申请号为201780035083.X的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本公开涉及一种呼吸支持系统，所述呼吸支持系统包括用于向患者或使用者提供呼吸气体流的鼓风机，并且涉及一种用于呼吸支持系统的鼓风机。
背景技术
鼓风机(气体供应单元)用于产生有待提供给患者或使用者以便治疗呼吸健康问题的呼吸气体流。例如，用于治疗睡眠呼吸暂停的连续气道正压装置和/或系统包括鼓风机，所述鼓风机用于提供正压空气流以支撑使用者的气道。在许多情况下，鼓风机与加湿器一起使用以向使用者提供加湿气体流。呼吸系统可以包括集成式气体供应装置，所述集成式气体供应装置包括加湿器和鼓风机。国际专利公布文件WO 2013/009193中描述了现有技术的集成式气体供应装置。
图1中提供模块化呼吸系统的示意图。所述系统包括经由导管与加湿器4处于流体连通的鼓风机2。另一导管3经由患者接口5将由鼓风机2产生并由加湿器加湿的气体流提供给使用者1。图2中提供了另一示意图，其以单一集成单元表示包括鼓风机2和加湿器4的集成式鼓风机与加湿单元6。
在图1和图2的系统中，患者接口5可以是经由使用者的口部和鼻部向使用者的气道提供气体流的全面式面罩，或者可以是口部接口或鼻接口。鼻接口可以在鼻部周围抵靠使用者面部密封，或者可以以密封或非密封方式与使用者的鼻孔接合。例如，鼻插管可以提供一对插脚，以与使用者的鼻孔接合而不形成气密密封。或者，鼻接口可以包括一对鼻枕，这对鼻枕密封地接合使用者的鼻孔。
在本说明书中，在参考专利说明书、其他外部文件或其他信息来源时，这通常是为了提供用于讨论本发明特征的背景。除非另外明确声明，否则对这些外部文件的参考不应当被解释为承认这些文件或这些信息来源在任何管辖权内是现有技术或形成了本领域公共常识的一部分。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的鼓风机或呼吸支持系统，或至少为行业或公众提供一种有用的选择。
根据本文中公开的实施例中的至少一个，一种用于提供流或呼吸气体的鼓风机包括：呼吸(支持)系统，所述系统包括双出口式鼓风机，其中鼓风机的第一出口和第二出口中的一个向鼻接口的一对鼻出口中的一个提供气体流，并且第一出口和第二出口中的另一个向鼻接口的一对鼻出口中的另一个提供气体流，或者其中第一出口和第二出口中的一个向口鼻接口的鼻出口提供气体流，并且第一出口和第二出口中的另一个向口鼻接口的口部出口提供气体流。
在一些实施例中，所述鼓风机包括：
叶轮，以及
壳体，所述壳体包括叶轮在其中旋转的叶轮腔室以及第一出口和第二出口，所述第一出口被布置成在所述叶轮沿第一旋转方向旋转时引导来自所述壳体的气体流，并且所述第二出口被布置成在所述叶轮沿相反的第二旋转方向旋转时引导来自所述壳体的气体流。
在一些实施例中，在叶轮沿第一旋转方向旋转的情况下，来自第一出口的气体流大于来自第二出口的气体流，并且
在所述叶轮沿第二旋转方向旋转的情况下，来自所述第二出口的气体流大于来自所述第一出口的气体流。
在一些实施例中，叶轮沿第一旋转方向的旋转产生来自第一出口的第一气体流和来自第二出口的第二气体流，并且
所述叶轮沿相反的第二旋转方向的旋转产生来自所述第二出口的第一气体流或第三气体流和来自所述第一出口的第二气体流或第四气体流，并且
所述第一气体流的流量大于所述第二气体流的流量，并且所述第三气体流的流量大于所述第四气体流的流量。
在一些实施例中，第一气体流的流量与第三气体流的流量基本上相同。
在一些实施例中，鼓风机包括用于驱动叶轮的旋转的马达，并且壳体包括叶轮腔室和用于将马达支撑在壳体内的马达腔室。
在一些实施例中，鼓风机包括第一叶轮和第二叶轮，并且壳体包括第一叶轮在其中旋转的第一叶轮腔室和第二叶轮在其中旋转的第二叶轮腔室，并且
其中所述第一叶轮和所述第二叶轮旋转地联接以便一起旋转，所述第一叶轮用于在所述第一叶轮和所述第二叶轮沿所述第一旋转方向旋转时产生来自所述第一出口的气体流，并且所述第二叶轮用于在所述第一叶轮和所述第二叶轮沿所述第二旋转方向旋转时产生来自所述第二出口的气体流。
在一些实施例中，鼓风机包括用于驱动第一叶轮和第二叶轮的旋转的马达，所述马达包括转子和定子，其中第一叶轮和第二叶轮旋转地联接到转子。
在一些实施例中，转子轴向地定位在第一叶轮与第二叶轮之间，并且
其中所述壳体包括用于所述马达的马达腔室，所述马达腔室轴向地定位在所述第一叶轮腔室与所述第二叶轮腔室之间。
在一些实施例中，叶轮是离心式叶轮。
在一些实施例中，壳体包括涡形腔室，所述涡形腔室接收来自叶轮腔室的气体流。
在一些实施例中，第一出口从壳体相对于叶轮的第一旋转方向基本上切向地延伸，并且第二出口从壳体相对于叶轮的相反的第二旋转方向基本上切向地延伸。
在一些实施例中，涡形腔室接收来自第一叶轮腔室和第二叶轮腔室的气体流。
在一些实施例中，所述壳体包括：
第一涡形腔室，所述第一涡形腔室用于接收来自所述第一叶轮腔室的气体流，所述第一出口被布置成引导来自所述第一涡形腔室的第一气体流，以及
第二涡形腔室，所述第二涡形腔室用于接收来自所述第二叶轮腔室的气体流，所述第二出口被布置成引导来自所述第二涡形腔室的第二气体流。
在一些实施例中，第一出口和第二出口是轴向出口。
在一些实施例中，第一出口是在鼓风机的第一侧的轴向出口，并且第二出口是在鼓风机的第二侧的轴向出口。
在一些实施例中，壳体包括第一定子环和第二定子环，每个定子环包括多个涡形路径，第一轴向出口包括第一定子环的涡形路径，并且第二轴向出口包括第二定子环的涡形路径。
在一些实施例中，每个定子环包括多个弯曲轮叶，每个所述涡形路径与定子环中的相邻涡形路径被一个所述弯曲轮叶分开。
在一些实施例中，每个定子环包括多个弯曲轮叶，所述弯曲轮叶在叶轮或者第一叶轮和第二叶轮中的对应一个叶轮的径向外侧周向地间隔开或与叶轮的径向外周边相邻或者在径向外周边处。
在一些实施例中，所述鼓风机包括：
叶轮，以及
壳体，所述壳体包括所述叶轮在其中旋转的叶轮腔室以及所述第一出口和所述第二出口，其中：
所述叶轮沿第一旋转方向的旋转产生来自所述第一出口的第一气体流和来自所述第二出口的第二气体流，并且
所述叶轮沿相反的第二旋转方向的旋转产生来自所述第二出口的第一气体流或第三气体流和来自所述第一出口的第二气体流或第四气体流，并且
所述第一气体流的流量大于所述第二气体流的流量，并且所述第三气体流的流量大于所述第四气体流的流量。
在一些实施例中，所述鼓风机包括：
叶轮，以及
叶轮壳体，所述叶轮壳体包括所述第一出口和所述第二出口，所述第一出口从所述壳体相对于所述叶轮的第一旋转方向基本上切向地延伸，并且所述第二出口从所述壳体相对于所述叶轮的相反的第二旋转方向基本上切向地延伸。
在一些实施例中，所述系统包括鼻接口，所述接口包括：第一鼻出口，所述第一鼻出口用于经由使用者的鼻孔中的一个向使用者提供呼吸气体流；以及第二鼻出口，所述第二鼻出口用于经由使用者的鼻孔中的另一个向使用者提供呼吸气体流，其中鼓风机的第一出口与鼻接口的第一鼻出口处于流体连通，并且鼓风机的第二出口与鼻接口的第二鼻出口处于流体连通，
其中所述鼓风机的叶轮沿第一旋转方向的旋转产生流向所述鼻接口的所述第一鼻出口的气体流，并且所述叶轮沿第二旋转方向的旋转产生流向所述鼻接口的所述第二鼻出口的气体流。
在一些实施例中，所述系统包括：感测布置，所述感测布置用于确定使用者的鼻孔中的一个的闭塞；以及控制器，所述控制器用于作为响应而控制叶轮的旋转方向，
其中如果所述感测布置检测到所述使用者的鼻孔中的一个至少部分地闭塞，那么所述感测布置致使所述叶轮沿所述第一旋转方向和第二旋转方向中的一个旋转以产生流向所述使用者的鼻孔中的另一个的流，反之亦然。
在一些实施例中，感测布置包括压力或流量传感器，其用于检测进入使用者鼻孔或在使用者鼻孔处的压力或流量，以确定使用者的鼻孔中的一个或另一个是否至少部分地闭塞。
在一些实施例中，所述感测布置包括：
第一压力或流量传感器，所述第一压力或流量传感器检测进入所述使用者的鼻孔中的一个鼻孔或在所述鼻孔处的压力或流量，以确定所述使用者的鼻孔中的那个鼻孔是否至少部分地闭塞，以及
第二压力或流量传感器，所述第二压力或流量传感器检测进入使用者的鼻孔中的另一个鼻孔或在所述另一个鼻孔处的压力或流量，以确定使用者的鼻孔中的那另一个鼻孔是否至少部分地闭塞。
在一些实施例中，所述系统包括口鼻接口，所述口鼻接口包括：鼻出口，所述鼻出口用于经由使用者的鼻孔中的至少一个向使用者提供呼吸气体流；以及口部出口，所述口部出口用于经由使用者的口部向使用者提供呼吸气体流，并且
其中所述鼓风机壳体的所述第一出口与所述口鼻接口的所述鼻出口处于流体连通，并且所述鼓风机壳体的所述第二出口与所述口鼻接口的所述口部出口处于流体连通，
其中所述鼓风机的所述叶轮沿第一旋转方向的旋转产生流向所述鼻出口的气体流，并且所述叶轮沿第二旋转方向的旋转产生流向所述口部出口的气体流。
在一些实施例中，所述系统包括控制器，所述控制器被配置成基于使用者输入、测量到的条件或预定条件中的至少一个来控制叶轮的旋转方向。
根据本文中公开的实施例中的至少一个，一种双轴向出口式鼓风机包括：
叶轮，以及
壳体，所述壳体包括所述叶轮在其中旋转的叶轮腔室以及第一轴向出口和第二轴向出口，
其中，在所述叶轮沿第一旋转方向旋转的情况下，来自所述第一出口的气体流大于来自所述第二出口的气体流，并且
在所述叶轮沿第二旋转方向旋转的情况下，来自所述第二出口的气体流大于来自所述第一出口的气体流。
在一些实施例中，叶轮沿第一旋转方向的旋转产生来自第一出口的第一气体流和来自第二出口的第二气体流，并且
所述叶轮沿相反的第二旋转方向的旋转产生来自所述第二出口的第一气体流和来自所述第一出口的第二气体流，并且
所述第一气体流的流量大于所述第二气体流的流量。
在一些实施例中，鼓风机包括用于驱动叶轮的旋转的马达，并且壳体包括叶轮腔室和用于将马达支撑在壳体内的马达腔室。
在一些实施例中，叶轮是离心式叶轮。
在一些实施例中，第一出口是在鼓风机的第一侧的轴向出口，并且第二出口是在鼓风机的第二侧的轴向出口。
在一些实施例中，鼓风机包括第一叶轮和第二叶轮，并且壳体包括第一叶轮在其中旋转的第一叶轮腔室和第二叶轮在其中旋转的第二叶轮腔室，并且
其中所述第一叶轮和所述第二叶轮旋转地联接以便一起旋转，所述第一叶轮在所述第一叶轮和所述第二叶轮沿所述第一旋转方向旋转时产生来自所述第一出口的气体流，并且所述第二叶轮在所述第一叶轮和所述第二叶轮沿所述第二旋转方向旋转时产生来自所述第二出口的气体流。
在一些实施例中，鼓风机包括用于驱动第一叶轮和第二叶轮的旋转的马达，所述马达包括转子和定子，其中第一叶轮和第二叶轮旋转地联接到转子。
在一些实施例中，转子轴向地定位在第一叶轮与第二叶轮之间，并且
其中所述壳体包括用于所述马达的马达腔室，所述马达腔室轴向地定位在所述第一叶轮腔室与所述第二叶轮腔室之间。
在一些实施例中，壳体包括第一定子环和第二定子环，每个定子环包括多个涡形路径，第一轴向出口包括第一定子环的涡形路径，并且第二轴向出口包括第二定子环的涡形路径。
在一些实施例中，除定子环的涡形路径之外，鼓风机不具有涡形腔室。
在一些实施例中，每个定子环包括多个弯曲轮叶，每个所述涡形路径与定子环中的相邻涡形路径被一个所述弯曲轮叶分开。
在一些实施例中，每个定子环包括多个弯曲轮叶，所述弯曲轮叶在叶轮或者第一叶轮和第二叶轮中的对应一个叶轮的径向外侧周向地间隔开或与叶轮的径向外周边相邻或者在径向外周边处。
根据本文中公开的实施例中的至少一个，一种双轴向出口式鼓风机包括：
叶轮，以及
壳体，所述壳体包括：
叶轮腔室，叶轮在所述叶轮腔室中旋转，以及
第一轴向出口和第二轴向出口，所述第一出口被布置成在叶轮沿第一旋转方向旋转时引导来自壳体的气体流，并且第二出口被布置成在叶轮沿相反的第二旋转方向旋转时引导来自壳体的气体流。
在一些实施例中，叶轮是离心式叶轮。
在一些实施例中，第一出口是在鼓风机的第一侧的轴向出口，并且第二出口是在鼓风机的第二侧的轴向出口。
在一些实施例中，鼓风机包括第一叶轮和第二叶轮，并且壳体包括第一叶轮在其中旋转的第一叶轮腔室和第二叶轮在其中旋转的第二叶轮腔室，并且
其中所述第一叶轮和所述第二叶轮旋转地联接以便一起旋转，所述第一叶轮在所述第一叶轮和所述第二叶轮沿所述第一旋转方向旋转时产生来自所述第一出口的气体流，并且所述第二叶轮在所述第一叶轮和所述第二叶轮沿所述第二旋转方向旋转时产生来自所述第二出口的气体流。
在一些实施例中，壳体包括第一定子环和第二定子环，每个定子环包括多个涡形路径，第一轴向出口包括第一定子环的涡形路径，并且第二轴向出口包括第二定子环的涡形路径。
在一些实施例中，除定子环的涡形路径之外，鼓风机不具有涡形腔室。
在一些实施例中，每个定子环包括多个弯曲轮叶，每个所述涡形路径与定子环中的相邻涡形路径被一个所述弯曲轮叶分开。
在一些实施例中，每个定子环包括多个弯曲轮叶，所述弯曲轮叶在叶轮或者第一叶轮和第二叶轮中的对应一个叶轮的径向外侧周向地间隔开或与叶轮的径向外周边相邻或者在径向外周边处。
如在本说明书和权利要求书中所使用的，术语“包括(comprising)”是指“至少部分由……组成”。在解释本说明书和权利要求书中的包括术语“包括(comprising)”的每一个表述时，还可以存在除了所述术语之后的那个或那些特征之外的特征。相关的术语如“包括(comprise)”和“包括(comprises)”将以同样的方式进行解释。
对本文中公开的数字范围(例如，1至10)的提及意图也合并对在所述范围内的所有有理数(例如，1、1.1、2、3、3.9、4、5、6、6.5、7、8、9以及10)以及在所述范围内的任何有理数的范围(例如，2至8、1.5至5.5以及3.1至4.7)的提及，并且因此在此明确公开的所有范围的所有子范围均在本文中明确地公开。这些仅是特定地预期的实例，并且在最低值与最高值之间的数值的所有可能组合被认为是以类似的方式在本申请中清楚地指出。
如本文所用，术语“和/或”意味着“和”或“或”或者这两者。
如本文所用，名词后面的“(s)”是指名词的复数和/或单数形式。
对于本发明所涉及的领域内的那些普通技术人员而言，在本发明的结构上的许多改变以及多种广有差异的实施例和应用会表明它们自身而不背离所附权利要求书中定义的本发明的范围。本文中的公开和描述完全是说明性的，并且不意图进行任何意义上的限制。
本发明在于前述内容而且还设想了多种结构，下文仅给出了这些结构的实例。
附图说明
将仅通过举例方式并且参照这些附图来说明本发明的优选实施例，在附图中：
图1是现有技术呼吸系统的示意图。
图2是另一现有技术呼吸系统的示意图。
图3是根据本文中公开的实施例中的至少一个的呼吸系统的示意图。
图4示出了根据本文中公开的实施例中的至少一个的用于鼓风机的鼓风机壳体。
图5A和图5B是根据本文中公开的实施例中的至少一个的鼓风机的分解图，其包括图4的壳体但从图中省略了马达。
图6示出了图5A和图5B的鼓风机，其中壳体的一部分被移除以示出鼓风机的叶轮的端视图。
图7示出了在图6中的线IIX-IIX上得到的图5A和图5B的鼓风机的截面。
图8示出了图4的鼓风机壳体的截面视图，其示出了壳体的涡形腔室和马达腔室。
图9示出了根据本文中公开的实施例中的至少一个的用于鼓风机的替代鼓风机壳体。
图10示出了根据本文中公开的实施例中的至少一个的鼓风机的截面，其包括图9的壳体，所述截面是在图9中的线X-X上得到的。
图11示出了适用于图10的鼓风机的马达构型的截面。
图12示出了可以用于图3的呼吸系统的典型插管的截面。
图13示出了根据本文中公开的实施例中的至少一个的轴向出口式鼓风机。
图14和图15示出了从鼓风机的一侧和每个端部示出的图13的鼓风机的分解图。
图16示出了图13的鼓风机的截面视图，其中截面在图13所示的XVI-XVI线上切割，所述截面在与鼓风机的叶轮的外径相邻的平面上，以示出提供鼓风机的第一轴向出口和第二轴向出口的涡形路径。
图17示出了图13的鼓风机的截面视图，其中截面平面穿过鼓风机的中心。
图18示出了图13的鼓风机的叶轮。
图19示出了用于鼓风机轴和叶轮的替代轴承支架构型。
图20示出了根据本文中公开的实施例中的至少一个的轴向出口式鼓风机。
图21示出了图20的鼓风机的截面视图，其中截面在图20所示的XXI-XXI线上切割，所述截面在与鼓风机的第一叶轮和第二叶轮的外径相邻的平面上，以显示提供鼓风机的第一轴向出口和第二轴向出口的涡形路径。
图22示出了图20的鼓风机的截面视图，其中截面平面穿过鼓风机的中心。
图23示出了从叶轮的一侧和每个端部看到的图20的鼓风机的叶轮。
图24示出了图20的鼓风机的双叶轮和转子组件。
具体实施方式
参考附图描述各个实施例。贯穿全文使用相同的附图标记来表示所描述的各个实施例中的相同或相似部件。
本公开涉及一种用于向使用者提供呼吸气体流的改进的鼓风机或呼吸系统。在一些实施例中，经由接合使用者的鼻孔的鼻接口向使用者提供气体。鼻接口可以是非密封或密封接口。在一些实施例中，鼻接口可以是鼻插管，或者替代性地是具有鼻枕的鼻接口，鼻枕抵靠使用者的相应鼻孔密封。在每个示例中，鼻接口包括两个出口，每个出口用于向使用者的两个鼻孔中的相应一个鼻孔提供气体流。图12示出了包括两个出口的示例性鼻接口。
接收来自鼓风机的呼吸气体流的使用者或患者的鼻孔之一可能闭塞或部分闭塞，例如因为粘液在使用者的鼻腔通道中的一个鼻腔通道内积聚。在患者的鼻孔中的一个阻塞或部分阻塞的情况下，呼吸系统提供的呼吸气体治疗可能不如使用者的两个鼻孔不是如此阻塞或部分阻塞时那样有效。或者，在一些情况下，使用者可能更喜欢经由口部进行呼吸，并且在此类情况下，可能有益的是用空气冲洗使用者的鼻腔通道或者在使用者的鼻孔与口部之间变换(例如，周期性地)提供气体流。
参考图3的示意图，根据一些实施例的系统包括双出口式鼓风机10，其中每个出口11、12向鼻接口5的一对鼻出口21、22中的一个鼻出口提供气体流。
根据本文中描述的实施例，双出口式鼓风机10包括叶轮15和壳体，所述壳体包括第一出口11和第二出口12。第一出口11被布置成在叶轮沿第一旋转方向旋转时引导来自壳体的气体流，并且第二出口12被布置成在叶轮沿相反的第二旋转方向旋转时引导来自壳体的气体流。双出口式鼓风机10提供了通过简单地选择鼓风机叶轮的旋转方向来将气体流引导到使用者的鼻孔中的一个或使用者的鼻孔中的另一个的方式。在使用者的鼻孔中的一个阻塞或部分阻塞的情况下，可以通过选择叶轮的对应旋转方向来将流提供给使用者的鼻孔中的另一个。
叶轮的旋转由马达25驱动。马达适于使叶轮沿第一旋转方向和相反的第二旋转方向两者旋转。使马达通电以使叶轮沿第一旋转方向旋转产生离开壳体的第一出口的气体流。这个流可以被引导到鼻接口的第一鼻出口。使马达通电以使叶轮沿相反的第二旋转方向旋转产生离开壳体的第二出口的气体流。这个流可以被引导到鼻接口的第二鼻出口。
根据本文中的实施例的系统包括在第一鼓风机出口11与鼻接口5的第一出口21之间的第一呼吸系统、以及在第二鼓风机出口12与鼻接口5的第二出口22之间的第二呼吸系统，其中第一呼吸系统和第二呼吸系统是气动分离的。第一呼吸系统和第二呼吸系统可以各自包括在对应的鼓风机出口11、12与对应的鼻接口出口21、22之间延伸的导管3a、3b。在一些实施例中，鼻接口包括经由第一管腔与鼻接口的第一出口21处于气动连通的第一入口51，以及经由第二管腔与鼻接口的第二出口22处于气动连通的第二入口52，其中第一管腔和第二管腔是气动分离的。第一导管3a可以在鼓风机的第一出口11与鼻接口的第一入口51之间延伸，并且第二导管3b可以在鼓风机的第二出口12与鼻接口的第二入口52之间延伸。
在一些实施例中，系统可以包括双重加湿器。例如，第一鼓风机出口12与鼻接口的第一出口21之间的第一呼吸系统可以包括第一加湿器4a，并且第二鼓风机出口12与鼻接口的第二出口22之间的第二呼吸系统可以包括第二加湿器4b，如图3的示意图所示。或者，系统可以没有加湿，以向使用者提供未加湿的气体流。在另一替代实施例中，可以在鼓风机的上游设置单个加湿器，以对经由鼓风机入口13进入鼓风机的气体流进行加湿。
在一些实施例中，呼吸系统包括感测布置，以确定使用者的鼻孔中的一个的闭塞或部分闭塞，并且作为响应而控制叶轮的旋转方向。如果感测布置检测到使用者的鼻孔中的一个至少部分地闭塞，那么感测布置可以致使叶轮沿第一旋转方向和第二旋转方向中的一个旋转以产生流向使用者的鼻孔中的另一个的流，反之亦然。
在一些实施例中，感测布置可以包括压力或流量传感器，以检测进入使用者鼻孔或在使用者鼻孔处的压力或流量，以便确定使用者的鼻孔中的一个或另一个是否至少部分地闭塞。例如，感测布置可以包括：第一压力或流量传感器61，以检测进入使用者的鼻孔中的一个或在所述鼻孔处的压力或流量，以便确定使用者的这个鼻孔是否至少部分地闭塞；以及第二压力或流量传感器62，以检测进入使用者的鼻孔中的另一个或在所述鼻孔处的压力或流量，以确定使用者的鼻孔中的这另一个鼻孔是否至少部分地闭塞。可以设置控制器40以接收来自感测布置的信号，以使马达25通电来使叶轮沿第一方向或第二方向旋转，具体取决于使用者的鼻腔通道中的一个或另一个是否闭塞或部分地闭塞。例如，压力或流量传感器可以将信号提供给控制器，控制器将所述信号与阈值进行比较，并且在所述信号指示使用者的鼻孔中的一个鼻孔处的压力或流量大于或小于指示一个鼻孔至少部分地闭塞的预定阈值的情况下，控制器可以使马达通电来使叶轮沿第一旋转方向和第二旋转方向中的一个旋转，从而致使气体流被提供给使用者鼻孔中的未闭塞的那个鼻孔。在图3中，传感器61、62被指示为位于患者接口处，然而传感器可以位于系统中的其他位置，例如在鼓风机的出口11、12处或者在鼓风机出口与鼻接口的出口之间。
在一些实施例中，呼吸器系统包括双出口式鼓风机10，其中第一出口11和第二出口12中的一个向使用者的鼻孔中的至少一个提供气体流，并且第一出口11和第二出口12中的另一个向使用者的口部提供气体流。在一些实施例中，呼吸支持系统包括口鼻接口。口鼻式面罩包括：至少一个鼻出口，所述至少一个鼻出口用于经由使用者的鼻孔中的至少一个向使用者提供呼吸气体流；以及口部出口，所述口部出口用于经由使用者的口部向使用者提供呼吸气体流。鼓风机壳体的第一出口与口鼻接口的鼻出口处于流体连通，并且鼓风机壳体的第二出口与口鼻接口的口部出口处于流体连通。叶轮沿第一旋转方向的旋转产生流向鼻出口的气体流，并且叶轮沿第二旋转方向的旋转产生流向口部出口的气体流。系统可以包括控制器，所述控制器被配置成基于使用者输入、测量到的条件或预定条件中的至少一个来控制叶轮的旋转方向。例如，控制器可以控制叶轮沿一个方向旋转以向使用者的口部提供流并且控制叶轮周期性地沿相反方向旋转以向使用者的鼻孔提供流，以便周期性地冲洗使用者的鼻腔通道。
还有可能提供一种包括第一鼓风机和单独的第二鼓风机的系统。在一个构型中，第一鼓风机可以向鼻接口的一对鼻出口中的一个提供气体流，并且第二鼓风机可以向鼻接口的这对鼻出口中的另一个提供气体流。在另一构型中，第一鼓风机可以向口鼻接口的鼻出口和口部出口中的一个提供气体流，并且第二鼓风机可以向口鼻接口的鼻出口和口部出口中的另一个提供气体流。
现在参考图4至图8描述适于在诸如上述那些的系统中实施的双出口式鼓风机的示例。还描述了其他替代方案，包括参考图9至图11描述的鼓风机。
图4示出了鼓风机10的壳体70。图5a和图5b示出了鼓风机10的分解图，但其中省略了鼓风机的马达。在国际专利公布WO2013/009193中描述了可以适于驱动叶轮的马达，所述专利公布的内容通过引用结合于此。
如图所示，鼓风机10包括叶轮15和壳体70。壳体包括叶轮腔室20(图7)，叶轮在所述叶轮腔室中旋转以产生加压气体流，以及第一出口11和第二出口12。第一出口11被布置成在叶轮沿第一旋转方向(示为图6中的方向A)旋转时引导来自壳体70的气体流，并且第二出口12被布置成在叶轮沿相反的第二旋转方向(示为图6中的方向B)旋转时引导来自壳体70的气体流。
如图5a和图5b所示，在一些实施例中，壳体可以包括组装在一起的两个或更多个零件。在所示实施例中，壳体包括第一或主壳体部分71和组装到第一壳体部分71的第二壳体部分或盖72。第一壳体部分71可以包括第一出口和第二出口，并且第二壳体部分或盖72可以包括鼓风机入口13。
第一入口11和第二入口12各自包括从壳体70的涡形腔室30延伸的导管。通常，泵中的“涡形腔室”是弯曲的漏斗，其面积朝向泵的出口增大。然而，在本说明书和权利要求中，术语“涡形腔室”应当被广义地解释为意指接收由叶轮从叶轮腔室泵送的空气并且其中空气流的速度降低以产生相对更高压的壳体或腔室。因此，根据本文中描述的实施例的鼓风机的涡形腔室不一定是涡形的。
叶轮在叶轮腔室内的旋转经由鼓风机的入口13将空气吸入叶轮腔室30中。入口13优选地相对于叶轮的旋转轴线居中定位。
当叶轮在叶轮腔室中旋转时，叶轮从入口将空气吸入叶轮腔室中，然后迫使空气从叶轮腔室经由叶轮腔室20与涡形腔室30之间的通道19进入涡形腔室中。在涡形腔室中收集的空气经由第一出口11或第二出口12从涡形腔室通过，具体取决于叶轮的旋转方向。
在附图中，叶轮被示为不对称叶轮，其是被配置成在沿一个方向旋转时比在沿相反方向旋转时产生更多流的叶轮。例如，在不对称叶轮中，叶轮叶片16可以与叶轮的轮毂17成角度和/或可以是弯曲的或以其他方式成形，以使叶轮优先沿一个方向旋转。然而，在其他实施例中，叶轮可以是对称叶轮，例如被配置成具有径向延伸的叶片，这些叶片是平直的或以其他方式成形，以针对给定的旋转速度产生给定流量，而与旋转方向无关。
在一些实施例中，叶轮腔室20和涡形腔室30被分隔壁分开。在一些实施例中，叶轮腔室通过壳体70的分隔壁35与涡形腔室分开。在一些实施例中，叶轮腔室20与涡形腔室30之间的通道19是分隔壁中的开孔。如图所示，在一些实施例中，分隔壁并未完全延伸到涡形腔室的侧壁36，并且通道是分隔壁35的边缘37与侧壁36之间的间隙19。所述侧壁可以是鼓风机壳体的周向侧壁。在一些实施例中，通道19是新月形的。在一些实施例中，分隔壁与侧壁之间的间隙19是新月形的。例如，如图6最佳地示出，间隙19是新月形的，从通道的最宽点19w的任一侧逐渐变细到所述最宽点任一侧的一个或多个窄点19n。优选地，最宽点19w位于第一出口11与第二出口12之间的中间，如图6所示。叶轮腔室与涡形腔室之间的通道19径向地位于鼓风机入口13之外。在其中通道19是壁35中的开孔的实施例中，优选地，开孔邻近壳体的侧壁。此外，优选地，开孔位于第一出口与第二出口之间的中间。
在一些实施例中，第一出口11和第二出口12从涡形腔室切向地或基本上切向地延伸。例如，出口可以从壳体以与叶轮的旋转轴线的切线成小于30度、或小于20度、或小于10度的角度延伸。在一些实施例中，第一出口11从壳体相对于叶轮的第一旋转方向基本上切向地延伸，并且第二出口12从壳体相对于叶轮的相反的第二旋转方向基本上切向地延伸。例如，如图6所示，第一出口和第二出口被定位成在壳体的中心线或延伸穿过叶轮的旋转轴线的线上相对于彼此成镜像，使得出口是平行的并且两者都沿单一横向方向延伸。其他布置也是可能的，例如第一出口11和第二出口12可以从壳体以彼此成直角或90度延伸。在又一替代方案中，出口可以是成一直线并且沿相反的横向方向延伸。例如，参考图6，其中第一出口11和第二出口12向下延伸，在一些实施例中，第一出口11可以向下延伸，并且第二出口12可以向上延伸并与第一出口成一直线。如图所示，叶轮是离心式叶轮。离心式叶轮产生可以被分解成切向速度分量和径向速度分量的流速。在一些实施例中，第一出口被布置成从壳体延伸以至少接收由叶轮在沿第一旋转方向旋转时产生的空气流的切向速度分量的相当大部分，并且第二出口被布置成从壳体延伸以至少接收由叶轮在沿第二旋转方向旋转时产生的空气流的切向速度分量的相当大部分。因此，通过改变马达旋转方向来简单地改变叶轮的旋转方向，可以主要从壳体的第一出口或第二出口引导空气流。鼓风机布置被配置成通过马达方向控制来向所选择的出口并因此向使用者鼻孔中的所选择的一者或使用者鼻部和口部中的所选择的一者提供流，而不需要诸如阀和阀致动装置的其他装置。
在一些实施例中，叶轮沿第一旋转方向的旋转产生来自第一出口的第一气体流和来自第二出口的第二气体流，其中第一气体流大于第二气体流。在从叶轮到第一出口和第二出口的流动路径是等同的并且叶轮是对称的实施例中，叶轮沿相反的第二旋转方向的旋转产生来自第二出口的第一气体流和来自第一出口的第二气体流。换句话说，对于给定的叶轮速度，在第一旋转方向上经由第一出口提供特定的流量，并且在第二旋转方向上由第二出口提供相同的流量。或者，例如在叶轮是不对称的情况下，叶轮沿第一旋转方向的旋转产生来自第一出口的第一气体流和来自第二出口的第二气体流，并且叶轮沿相反的第二旋转方向的旋转产生来自第二出口的第三气体流和来自第一出口的第四气体流，其中第一气体流的流量大于第二气体流的流量，并且第三气体流的流量大于第四气体流的流量。对于对称的鼓风机构型，第三流量基本上等于第一流量，并且第四流量基本上等于第二流量。
在一些实施例中，壳体10提供了马达腔室60，用于将马达容纳在鼓风机的壳体内。在一些实施例中，涡形腔室30围绕马达腔室60延伸。换句话说，马达径向地位于环形涡形腔室30的内部。在一些实施例中，马达径向地位于环形涡形腔室的内部。马达腔室与叶轮腔室之间设置有开孔，使得马达或叶轮的轴可以在叶轮与马达之间延伸，从而将叶轮旋转地联接到马达。将马达径向定位在环形涡形腔室的内部实现了扁平(小轴向长度)的鼓风机构型。
在一些实施例中，鼓风机可以包括一个或多个电子电路板，例如，鼓风机可以包括马达控制电子器件。在一些实施例中，电子器件可以远离鼓风机设置。在这样的实施例中，到鼓风机的线缆可以提供从远程马达控制器到马达的通信以及马达控制电流和/或电压。
下面提供图4中所示的鼓风机的流动性能数据表。阻塞流量指示在出口被阻塞的情况下鼓风机出口11、12处产生的压力。偏压阻力流量是当来自接口的出口被阻塞时从患者接口(例如图3中的鼻插管5)排出的流量。例如，如果阻力在10cmH2O下排出约30至40lpm，那么接口处有泄漏。偏流是呼吸系统中的最小泄漏，与患者的吸气和呼气无关。无阻流量是在没有下游流动阻力的情况下出口11、12处实现的流量。
Figure BDA0003667999280000181
如表中所示，对于叶轮沿一个方向旋转的无阻流量，来自一个出口的流量为来自另一个出口的流量的约20％。然而，在实践中没有经历来自两个出口的流量的这种显著差异。对于偏流，来自一个出口的流量为来自另一个出口的流量的约80％。在正常操作中，在呼气期间，鼓风机提供在阻塞流量(无流量)与偏流之间的范围内的流量，并且在吸气期间，由鼓风机提供的峰值流量(包括偏流)在10K rpm下可以是大约80lpm。因此，在正常操作中，在吸气期间，来自一个出口的流量可以是来自另一个出口的流量的大约三分之一。
参考图9至图11描述替代的鼓风机110。图9示出了替代壳体170，并且图10中示出了省略了马达的鼓风机110的截面。包括图9的壳体的鼓风机包括两个叶轮15a和15b，如图10所示。两个叶轮轴向间隔开。壳体170包括用于接收第一叶轮15a的第一叶轮腔室20a和用于接收第二叶轮15b的第二叶轮腔室20b。第一分隔壁35a将第一叶轮腔室20a与第一涡形腔室30a分开。第二分隔壁35b将第二叶轮腔室20b与第二涡形腔室30b分开。在一些实施例中，壳体170可以包括接收来自第一叶轮腔室和第二叶轮腔室两者的气体流的单个涡形腔室。每个叶轮腔室经由开孔或间隙19a、19b与涡形腔室或腔室连通，如参考图4至图8的实施例所述。在图9和图10的实施例中，壳体包括单个马达腔室60。包括定子和转子的马达位于马达腔室中。马达腔室和马达轴向地位于第一叶轮腔室与第二叶轮腔室之间。转子联接到第一叶轮15a和第二叶轮15b，使得转子以及第一叶轮和第二叶轮一起旋转。在第一旋转方向上，第一叶轮产生气体流以经由第一出口11离开第一涡形腔室或涡形腔室。在第二旋转方向上，第二叶轮产生气体流以经由第二出口12离开第二涡形腔室或涡形腔室。
图11示出了用于鼓风机110的示例性转子和双叶轮构型。马达25包括通过轴28联接到第一叶轮15a和第二叶轮15b的转子26。转子定位在定子27内部并由轴承元件29支撑以相对于定子27旋转。轴承元件由轴承支座31支撑。轴承支座可以是弹性的，例如由弹性体形成。在所示实施例中，轴承元件由位于定子与轴承元件之间的轴承支座31支撑，其中轴承元件位于轴上。定子支撑在鼓风机壳体170的马达腔室60中。可以提供弹性安装件以将定子安装在马达腔室60内。类似的马达和叶轮布置可以用于参考图4至图8描述的鼓风机10，但其中单个叶轮联接到从马达的一端延伸的轴27。
图4至图8以及图9和图10中所示的鼓风机是离心式鼓风机，其包括(一个或多个)离心式叶轮与壳体，以产生切向空气流。然而，在其他实施例中，双出口式鼓风机可以包括一个或多个叶轮和壳体，以产生轴向空气流。在一些实施例中，包括叶轮的鼓风机包括位于鼓风机的第一侧处的第一轴向出口和位于鼓风机的第二侧处的第二轴向出口。在第一旋转方向上，叶轮产生离开壳体的第一轴向出口的气体流。在第二旋转方向上，叶轮产生离开壳体的第二轴向出口的气体流。在一些实施例中，鼓风机包括壳体，所述壳体具有用于接收第一叶轮的第一叶轮腔室和用于接收第二叶轮的第二叶轮腔室，以及与第一叶轮腔室相关联的第一轴向出口和与第二叶轮腔室相关联的第二轴向出口。壳体还可以包括单个马达腔室。包括定子和转子的马达位于马达腔室中。马达腔室和马达可以轴向地位于第一叶轮腔室与第二叶轮腔室之间。轴流鼓风机可以包括双叶轮和转子构型，像图12所示的构型，其中转子联接到第一叶轮和第二叶轮，使得转子与第一叶轮和第二叶轮一起旋转。在第一旋转方向上，第一叶轮产生离开壳体的第一轴向出口的气体流。在第二旋转方向上，第二叶轮产生离开壳体的第二轴向出口的气体流。一个或多个叶轮可以是离心式叶轮。
参考图13至图19描述示例性双轴向出口式鼓风机。鼓风机210包括壳体270。壳体可以包括第一壳体部分271和第二壳体部分272。壳体包括被周向壁275轴向地间隔开的第一壁273和第二壁274。第一壁和第二壁以及周向壁组合以形成用于接收叶轮215的叶轮腔室20。第一壁和第二壁优选是平面的并且垂直于鼓风机的叶轮的旋转轴线。在所示实施例中，第一壁和第二壁是环形的。
壳体还包括第一中心轮毂276和第二中心轮毂277。在一些实施例中，第一中心轮毂276经由径向肋278连接到第一环形壁273的内周边。在一些实施例中，第二中心轮毂277经由肋279连接到第二环形壁274的内周边。优选地，将每个轮毂连接到相应环形壁的肋在轮毂与环形壁之间径向延伸。
在一些实施例中，在第一环形壁273与第一中心轮毂276之间延伸的径向肋278包括轴向延伸部分278a和径向延伸部分278b，使得第一中心轮毂276与第一环形壁273轴向间隔开并且轴向远离叶轮腔室20。这形成了由第一中心轮毂276和在第一中心轮毂与第一环形壁之间延伸的肋278限定的凹入区域。凹入区域形成马达腔室60，以用于接收包括定子227和转子226的马达225。第一轮毂276充当定子的支撑件并且充当第一轴承229的至少部分支撑件，继而为转子226和叶轮215组件提供支撑。肋278之间的开孔或间隙213提供第一轴向入口213。这也提供了马达冷却。
第二中心轮毂277为第二轴承提供至少部分支撑，继而也为转子226和叶轮215组件提供支撑。在一些实施例中，肋279之间的开孔或间隙214提供第二轴向入口214。
马达225包括定子227和转子226。定子由径向肋278支撑，并且由肋的轴向部分278a径向地定位且由肋的径向部分278b轴向地定位。定子227包括环形堆叠的叠片铁芯227a与环状绕组227b。转子包括联接到轴228的环形或环状磁体226a。轴的下端具有环形槽口228a，其外径与环形磁体226a的内径相当，以用于接收环形磁体。轴228可以是呈轴承管形式的圆柱形管。轴承(例如，229)设置在轴承管的每个端部处。每个轴承可以包括外部环形轴承座圈/壳体、内部环形轴承座圈/壳体以及可在其间移动的滚球轴承或滚柱轴承。作为一个非限制性示例，轴承可以具有约4mm至8mm的外径、约1.5mm至3mm的内径和约2mm至4mm的厚度。
外部轴承座圈相对于内部轴承座圈旋转。内部轴承座圈可以保持固定。在替代方案中，可以替代地使用平面轴承或衬套。轴228支撑在第一中心轮毂与第二中心轮毂之间。第一壳体部分和第二壳体部分都包括短轴269a、269b，所述短轴以柔顺和/或弹性突起的形式从中心轮毂延伸，所述突起延伸到轴的每个端部处的相应轴承中并与之联接。突起延伸到相应轴承中并联接到相应轴承的轴承座圈。优选地，短轴由弹性体(例如，硅树脂)或其他柔顺和/或弹性材料形成，并且在相应的轴承座圈内摩擦配合。或者，短轴可以是实心和/或刚性的，并且用弹性和/或柔性材料包覆成型。或者，短轴可以是实心的。短轴/轴承布置使得轴能够以简单支撑的方式可旋转地支撑/联接到第一轮毂和第二轮毂。
外部轴承座圈的外径可以是例如约4mm。中空轴可以具有约4mm的相当直径，以允许轴承座圈的紧密配合。槽口228a中的外轴大小可以是约5mm。
叶轮215可以联接(例如，压配合)到轴228上或与之一体形成。所述轴可以具有与传统拓扑结构中的轴类似的直径，这允许叶轮的稳固机械联接。由于轴承配合在轴的内侧上，所以轴的直径不由轴承内径规定。那么轴的外径可以是合适的大小，以允许稳固的叶轮联接，例如，约5mm，或者是约3mm至约5mm。在不规定轴承直径大小的情况下仍然可以使用更大直径的轴(导致不希望的高轴承速度)，因为轴承在轴的内部，所以可以基于可接受的轴承速度来选择轴承的大小(例如，直径大小)。
类似地，磁体/转子226a/226被压入轴中。类似的优点在此适用，其中轴可以是合适的大小以允许稳固的联接。
叶轮215包括轮毂部分217和(全长)叶片(有时称为“轮叶”)216，这些叶片从轮毂部分径向延伸并连接到轮毂部分。在所示实施例中，叶片从轮毂径向延伸，但是其他布置也是可能的，例如叶片可以相对于叶轮的旋转方向向前倾斜。叶片可以是扁平或平直的，或者叶片可以是弯曲的。环形肋/环218在全长叶片之间延伸，以向叶片周边提供刚性。环在厚度上可以朝向外径向边缘和内径向边缘逐渐变细，如图17所示。部分地延伸到轮毂的多个短(部分长度)叶片216b(也称为“分流叶片”)在全长叶片216之间间隔放置。环形肋218也在短叶片216b之间延伸，从而从全长叶片支撑它们。短叶片提供通常用额外叶片实现的额外压力，而不需要材料延伸到轮毂，材料延伸到轮毂会减少轮毂处的空气空间。减少轮毂处的空气空间会降低鼓风机210的最大流动能力。如果叶片的数量太多(并且因此由于叶片太多而在轮毂处的空气空间太小)，那么入口流被闭塞，从而限制了鼓风机的出口空气流。
材料特性和构造技术要求在泵送液体时增加叶片数是有利的，因为液体具有较高的密度。例如，将旋转速率(Hz)乘以叶片数量以确定叶片通过频率。人类听觉对300Hz与15kHz之间的音调输入很敏感，并且如果不悦耳的话，则被归类为噪声。高频声波比低频噪声更容易衰减。典型的CPAP鼓风机的旋转速度约为每秒180转。因此，有利的是增加叶片数来改善衰减特性。不相等的相异素数(像7、11、13、17、19和23)有助于减少转子与定子之间的简分数相互作用。作为另一个示例，通过快速增加流动面积来使流体减速可能导致边界层分离、倒流和湍流损失。经由扩散机制的压力损失恢复决定了叶片之间的角度不应超过12度。将整个圆周(360度)除以叶片厚度角和流动通道角的总和，可以计算出最佳扩散的最小叶片数。添加比最佳叶片更多的叶片会随着压降的增加而减小流动通道大小。
但是，增加叶片数类似分配单个叶片必须支撑的力并且帮助降低噪声会减小通过叶轮的流动通道的大小，这是不利的。本发明人通过使用短/分流叶片来克服这个问题。为了使更靠近轮毂的闭塞最小化，可以将一些叶片截短，称为分流叶片。分流叶片可以放置在支撑盘或护罩上，以将它们的一部分负载转移到轮毂上。但是，整体叶盘(叶片盘)和带罩的叶轮具有高得多的转动惯量。本发明人通过如上所述在肋218上支撑分流叶片来避免这种情况，这减少了护罩或盘上的惯量，并且还使闭塞最小化。
壳体包括环绕第一壁273的第一定子环281和环绕第二壁274的第二定子环282。每个定子环包括外周向壁283和内周向壁284。如图所示，在一些实施例中，第一定子环和/或第二定子环的外周向壁从定子环轴向延伸，以形成叶轮腔室20的周向壁275。在所示实施例中，叶轮腔室的周向壁275与第一定子环的外周向壁283一体形成并从其轴向延伸。第二壳体部分272的第二定子环282的外周向壁284邻接第一壳体部分271的叶轮壳体20的周向壁275。第一壳体部分271和第二壳体部分272可以通过卡口、凸起、滑入配合、胶合、超声波或摩擦焊接或任何其他合适的方式保持在一起。定子环是流动路径的固定环。
在第一定子环281和第二定子环282中的每一个中，弯曲的通道例如285、286(参见图16)形成在内周向壁283与外周向壁284之间，以用于接收并减慢来自叶轮215的空气流以产生压力。因此，代替如先前所述的实施例中的涡形腔室，在图13至图19的轴向出口实施例中，第一定子环281和第二定子环282中的每一个提供在环中周向间隔开的小涡形腔室或涡形路径285、286的环。涡形路径285、286位于叶轮215的径向外侧，或者邻近叶轮的叶轮叶片216、216b的径向外周边或位于所述径向外周边。
第一定子环281和第二定子环282提供第一轴向出口285和第二轴向出口286。第一定子环281和第二定子环282的涡形路径285、286提供第一轴向出口和第二轴向出口。因此，第一轴向出口和第二轴向出口中的每一个包括多个出口路径，每个出口路径是涡形路径。涡形路径具有垂直于空气流动方向的至少部分地穿过涡形路径的增加区域，使得空气流的速度沿着涡形路径减小，以增加流的压力。例如，周向或径向宽度或两者在尺寸上可以从涡形路径的叶轮腔室端到涡形路径的出口端增加。
与第二定子环282的涡形路径286相比，第一定子环281的涡形路径285被布置成接收在叶轮215沿第一旋转方向旋转时来自所述叶轮的空气流的切向速度分量的更大部分。并且，在叶轮沿相反的第二旋转方向旋转的情况下，与第一定子环281的涡形路径285相比，第二定子环282的涡形路径286被布置成接收来自叶轮215的空气流的切向速度分量的更大部分。在一些实施例中，第一定子环281的涡形路径285从叶轮腔室20延伸，以至少接收由叶轮215在沿第一旋转方向旋转时产生的空气流的切向速度分量的相当大部分，并且第二定子环282的涡形路径286从叶轮腔室20延伸，以至少接收由叶轮215在沿第二旋转方向旋转时产生的空气流的切向速度分量的相当大部分。因此，通过改变马达225的旋转方向来简单地改变叶轮215的旋转方向，可以主要从壳体的第一轴向出口285或第二轴向出口286引导空气流。在优选实施例中，叶轮215是对称叶轮，并且第一定子环281和第二定子环282是完全相同的，但是一个定子环关于叶轮的旋转轴线相对于另一个定子环翻转180度，使得叶轮沿第一旋转方向的旋转产生来自第一出口的第一气体流和来自第二出口的第二气体流，并且叶轮沿相反的第二旋转方向的旋转产生来自第二出口的第一气体流和来自第一出口的第二气体流。第一气体流大于第二气体流。换句话说，对于给定的叶轮速度，在第一旋转方向上经由第一出口285提供特定的流量，并且在第二旋转方向上由第二出口286提供相同的流量。然而，在替代实施例中，叶轮和/或定子环可以被成针对给定速度布置在第一旋转方向和第二旋转方向上提供来自第一轴向出口和第二轴向出口的不同流。
如图16最佳地示出，第一定子环中的涡形路径285从叶轮腔室20在沿第一旋转方向旋转的叶轮215的切线方向上并朝向鼓风机的第一轴向方向I弯曲281。第二定子环282中的涡形路径286从叶轮腔室20在沿相反的第二旋转方向旋转的叶轮的相反切线方向上并朝向鼓风机的第二轴向方向II弯曲。换句话说，第一定子环的涡形路径285从第一轴向方向I朝向沿第二旋转方向旋转的叶轮的切线方向弯曲，并且第二定子环282的涡形路径286从第二轴向方向II朝向沿第一旋转方向旋转的叶轮的相反切线方向弯曲。
而且如图16最佳地示出，在每个定子环281、282中，每个涡形路径285、286与相邻的涡形路径被弯曲肋或轮叶287分开。在一些实施例中，每个弯曲肋287具有沿定子环的周向方向延伸的宽度，所述宽度沿着肋的轴向长度从叶轮腔室朝向肋的轴向出口端增大。在一些实施例中，弯曲肋287的周向宽度到肋的叶轮腔室端处的一个点逐渐变细。
使用电源和控制器来控制马达225，以使叶轮旋转，从而产生所需的输出空气流(压力和/或流量两者)。空气通过叶轮的旋转被吸入形成轴向入口的开孔213、214，包括在马达上方以提供冷却，并且经由叶轮叶片引导到第一定子环281和第二定子环282。在第一旋转方向上，由第一定子环281接收的由叶轮产生的空气流的切向速度分量比第二定子环282更大，使得在第一轴向出口285处比在第二轴向出口286处产生更大的压力/流量。在第二旋转方向上，由第二定子环282接收的由叶轮产生的空气流的切向速度分量比第一定子环281更大，使得在第二轴向出口286处比在第一轴向出口285处产生更大的压力/流量。因此，在一些实施例中，叶轮沿第一旋转方向的旋转产生来自第一出口285的第一气体流和来自第二出口286的第二气体流，其中第一气体流大于第二气体流。每个定子环减慢所述流以产生压力，并且所述流被轴向地引导离开鼓风机的定子环/轴向出口。
在一些实施例中，鼓风机可以仅包括单个轴向入口。例如，鼓风机可以仅包括第一轴向入口213，所述第一轴向入口包括肋278之间的间隙或开孔213，这些肋从第一环形壁273支撑第一轮毂276。第二壁274可以是在壳体270的周向壁275内延伸的盘或板或连续盖，其中第二中心轮毂277形成在第二壁274的中心处并且不具有肋和围绕第二中心轮毂的对应开孔。或者，鼓风机可以仅包括第二轴向入口214，所述第二轴向入口包括肋279之间的间隙或开孔214，这些肋从第二环形壁274支撑第二轮毂277。第一壁273可以包括环形壁区段和径向位于环形区段内的用于接收马达225的凹入壁区段，其中第一中心轮毂276形成在凹入区段的中心处并且不具有肋和围绕第一中心轮毂的对应开孔。
参见图19，在另一个替代方案中，短轴可能不延伸穿过轴承。而是每个短轴可能仅部分地延伸到轴承中(例如，参见短轴269c)，或者刚好接触轴承(例如，参见短轴269d)。这些布置仍然提供足够的支撑并允许旋转。
马达的其他拓扑结构是可能的，并且所描述的那些仅是示例性的。例如，可以使用有刷或无刷DC马达、AC马达、电感马达或可变磁阻马达。转子和定子可以采用上述内容的其他形式。
所描述的双轴向实施例具有多个优点。它在轮廓和/或平面中提供了减小的占用面积的鼓风机。更小占用面积允许更小的壳体。更小占用面积的一个原因在于，定子环允许省略一个或多个涡形腔室，从而减小鼓风机的总直径和/或高度，并且还增大叶片长度与壳体直径的比率(也就是说，由于涡形腔室的存在，叶片长度的空间不会减小，从而允许叶片长度比具有涡形腔室的壳体使用更多的可用占用面积直径)。
所述实施例还允许使用更小的叶轮(也就是说，直径、厚度和/或重量更小)。这继而导致更小/更轻的鼓风机和/或具有更低惯量的鼓风机。更小/更轻的拓扑结构使得鼓风机能够用于便携式、小型化和/或头部或面罩式CPAP、高流量治疗或其他呼吸设备。
作为示例，叶轮在约48mm直径的环内部可以能具有约47mm的直径，从而提供叶片长度与壳体直径的比率为98％。另一个示例是在约20mm半径的壳体中具有约18mm的叶片，比率为90％。这些只是说明性示例，并且其他直径也是可能的。鼓风机的典型包壳/占用面积可以是：
·直径：<＝约52mm
·高度：<＝约20mm
·重量：<＝约50g(例如，27g)
这些尺寸的小叶轮不适合用于上述应用。这是因为，当以通常速度(每分钟转数)操作时，空气流动特性不足以提供所需的治疗(例如，由这种性质的较小叶轮产生的流量和/或压力不足)。此外，不可能以高速运行这些叶轮以产生所需的流量和/或压力，因为这些速度导致多个缺点。例如，随着速度的增加，轴承在更高的速度和/或温度下操作。这需要使用更昂贵的特殊轴承，诸如陶瓷轴承、空气轴承或流体轴承。需要使用更小直径的轴承座圈和轴承来降低轴承的速度。这导致轴直径的必要下降，从而轴仍然可以穿过轴承座圈的中心。当使用更小直径的轴时，更难以例如通过整体设计或摩擦配合来附接叶轮和/或转子磁体。制造公差太精确以致于不能以可行的方式完成。因此，到目前为止容纳更小的叶轮是不切实际的。另一替代方案是使用具有多个叶轮级的鼓风机，然而这种鼓风机更昂贵、更大并且更难以制造。
图13的实施例可以克服这些问题中的一个或多个，并允许在单级鼓风机中使用更小的叶轮。所使用的轴是中空的，或至少部分中空的。轴承配合到轴的内部。这允许两件事。首先，它允许轴直径与先前的大小相同或相似，以便叶轮和/或转子(或磁体)可以以通常的方式集成到轴中或配合到轴上；并且第二，因为轴承设置在内部，所以它允许使用更小直径的轴承(同时轴的直径仍相同)。然后，这允许叶轮以更高的速度旋转，以用更小直径的叶轮产生所需的流量和/或压力。但是，尽管叶轮/轴以更高的速度运行，但是更小直径的轴承以比传统上使用的较大直径轴承低的速度运行，这避免了以上提及的较高速度的问题。因此，短轴允许连接到轴承的内部座圈，并且短轴的顺应性/弹性允许在轴自旋时顺应。所述布置还减少或消除了轴和/或轴承中的涡电流。涡电流会使轴承劣化。
另外，短叶片和增加的空气入口数量和/或大小允许从更小的叶片长度产生更多的压力。
轴向出口消除了对切向出口管的需要，切向出口管可以增加鼓风机的占用面积。
所述布置还允许单级(双)轴向输入/双轴向输出鼓风机，其提供减小的占用面积或更低(低)的轮廓。所描述的实施例不具有大小也减小的涡形腔室。定子环产生静压。在一些实施例中，轴向空气流入口允许对马达定子进行冷却。
在现在参考图20至图24描述的另一实施例中，双轴向出口式鼓风机310可以包括两个叶轮315a和315b，如图23所示。两个叶轮轴向间隔开。壳体370包括用于接收第一叶轮315a的第一叶轮腔室20a和用于接收第二叶轮315b的第二叶轮腔室20b。
壳体包括被周向壁375a轴向地间隔开的第一壁373a和第二壁374a。第一壁和第二壁以及周向壁组合以形成用于接收第一叶轮315a的第一叶轮腔室20a，如上文关于先前的单个叶轮实施例所述。
另外，壳体370包括被第二周向壁375b轴向地间隔开第三壁373b和第四壁374b。第三壁和第四壁以及第二周向壁组合以形成用于接收第二叶轮315b的第二叶轮腔室20b。在所示实施例中，第一壁、第二壁、第三壁和第四壁是环形的。第一叶轮腔室20a和第二叶轮腔室20b可以是完全相同的，但是一个叶轮腔室关于叶轮的旋转轴线相对于另一个叶轮腔室翻转180度。
壳体还包括第一中心轮毂376和第二中心轮毂377。在一些实施例中，第一中心轮毂经由径向肋378连接到第一环形壁373a的内周边。在一些实施例中，第二中心轮毂377经由肋379连接到第三环形壁373b的内周边。优选地，将每个轮毂连接到相应环形壁的肋在轮毂与环形壁之间径向延伸。
第一轮毂376为第一轴承229提供至少部分支撑，继而为转子226和双叶轮315a、315b组件提供支撑。肋378之间的开孔或间隙313提供第一轴向入口。第二中心轮毂377为第二轴承229提供至少部分支撑，继而也为转子226和双叶轮315a、315b组件提供支撑。在一些实施例中，肋之间的开孔或间隙314提供第二轴向入口。
在图20的实施例中，壳体370包括单个马达腔室60。包括定子227和转子226的马达位于马达腔室中。马达腔室和马达轴向地位于第一叶轮腔室20a与第二叶轮腔室20b之间。通过示例并且如图所示，马达腔室60可以由在壳体370的第二壁与第四壁之间延伸的周向壁提供。转子226联接到第一叶轮315a和第二叶轮315b，使得转子以及第一叶轮和第二叶轮一起旋转。
图24示出了用于鼓风机310的示例性转子和双叶轮构型。转子和叶轮布置可以与上文参考图17描述的布置相似或相同，但其中轴328具有足够长度以沿着轴328在中间支撑转子磁体226a并且其中第一叶轮315a和第二叶轮315b位于轴的对应端部处或位于转子磁体的任一轴向侧上的轴上。轴可以形成为两部分，这两部分压配合或以其他方式固定在转子内或固定到转子。轴的每个部分可以压配合或以其他方式连接到两个叶轮中的相应一个叶轮或与之一体形成。转子位于定子227内部并由轴承元件支撑在第一轮毂376和第二轮毂377处的短轴269a、269b上，如针对图13的包括单个叶轮的先前实施例所描述。可以提供弹性安装件以将定子安装在马达腔室60内。
第一叶轮315a和第二叶轮315b可以是完全相同的，但是其中一个叶轮关于叶轮的旋转轴线相对于另一个叶轮翻转180度。图23更详细地示出了示例性的第一叶轮和第二叶轮(其中第一叶轮和第二叶轮是完全相同的)。叶轮315a、315b包括轮毂部分317和扁平的前掠(全长)叶片(有时称为“轮叶”)316，这些叶片从轮毂部分径向延伸并连接到轮毂部分。(或者，叶片可以向后扫掠或径向扫掠)。每个叶片包括从轮毂317延伸的垂直(平行于旋转轴线)扁平部分。环形肋/环318形成到叶片316中并在它们之间延伸，以在叶片的周边处提供刚性。环朝向相应的定子环出口381、382弯曲，以向叶片提供刚性并且还引导空气流通过对应的定子环。部分地延伸到轮毂的多个短柱(部分长度)叶片316b(也称为“分流叶片”)在全长叶片316之间间隔放置。在所示的示例性实施例中，在每对相邻的全长叶片之间存在三个短叶片。环形肋318也形成到短叶片316b中并在它们之间延伸，从而支撑它们。短叶片提供通常用额外叶片实现的额外压力，而不需要材料延伸到轮毂，材料延伸到轮毂会减少轮毂处的空气空间。减少轮毂处的空气空间会降低鼓风机310的最大流动能力。如果叶片的数量太多(并且因此由于叶片太多而在轮毂处的空气空间太小)，那么入口流被闭塞，从而限制了鼓风机的出口空气流。因此，图23的叶轮具有与上文关于上面参考图13至图19描述的单个叶轮双轴向出口式鼓风机所描述的相同的相关联益处，然而，相对于旋转方向进一步优化了向前弯曲的叶片，以取决于旋转方向优先产生压力。
壳体包括环绕第一环形壁373的第一定子环281和环绕第二环形壁373b的第二定子环282。定子环281、282与上文关于图13的单个叶轮实施例所描述一样。第一叶轮315a被布置成使得叶轮的环318弯曲到第一定子环281的涡形路径285，并且第二叶轮315b被布置成使得叶轮的环318弯曲到第二定子环282的涡形路径286。
当转子226以及第一叶轮315a和第二叶轮315b组件旋转时，第一叶轮在第一定子环281处产生压力和流，并且第二叶轮在第二定子环282处产生压力和流。然而，相对于第一旋转方向，第一叶轮315a的叶片向前扫掠或弯曲，并且第二叶轮315b的叶片向后扫掠或弯曲。由于第一叶轮和第二叶轮的叶片的相反弯曲，因此当沿第一旋转方向旋转时，第一叶轮在第一定子环281处产生的压力比第二叶轮在第二定子环282处产生的压力更大。并且，当沿第二旋转方向旋转时，第二叶轮在第二定子环282处产生的压力比第一叶轮在第一定子环281处产生的压力更大。此外，与在沿第二旋转方向旋转时相比，第一定子环的涡形路径被布置成在第一叶轮沿第一旋转方向旋转时接收来自第一叶轮的空气流的切向速度分量的更大部分。并且，与在沿第一旋转方向旋转时相比，第二定子环的涡形路径被布置成在第二叶轮沿第二旋转方向旋转时接收来自第二叶轮的空气流的切向速度分量的更大部分。因此，当转子以及第一叶轮和第二叶轮组件沿第一旋转方向旋转时，与第二轴向出口相比，从第一轴向出口产生更大的压力和/或流。并且，当转子以及第二叶轮和第二叶轮组件沿第二旋转方向旋转时，与第一轴向出口相比，从第二轴向出口产生更大的压力和/或流。因此，在一些实施例中，叶轮沿第一旋转方向的旋转产生来自第一出口285的第一气体流和来自第二出口286的第二气体流，其中第一气体流大于第二气体流。
在一些实施例中，第一定子环281的涡形路径285从第一叶轮腔室20a延伸，以至少接收由第一叶轮在沿第一旋转方向旋转时接收产生的空气流的切向速度分量的相当大部分，并且第二定子环282的涡形路径286从第二叶轮腔室20b延伸，以至少接收由第二叶轮在沿第二旋转方向旋转时产生的空气流的切向速度分量的相当大部分。因此，通过改变马达旋转方向来简单地改变转子以及第一叶轮和第二叶轮组件的旋转方向，可以主要从壳体的第一轴向出口或第二轴向出口引导空气流。在优选实施例中，第一叶轮315a和第一定子环281与第二叶轮315b和第二定子环282是完全相同的，但是一个叶轮和定子环关于叶轮的旋转轴线相对于另一个叶轮和定子环翻转180度，使得叶轮和转子组件沿第一旋转方向的旋转产生来自第一出口的第一气体流和来自第二出口的第二气体流，并且叶轮沿相反的第二旋转方向的旋转产生来自第二出口的第一气体流和来自第一出口的第二气体流。第一气体流大于第二气体流。换句话说，对于给定的叶轮速度，在第一旋转方向上经由第一出口提供特定的流量，并且在第二旋转方向上由第二出口提供相同的流量。然而，在替代实施例中，叶轮和/或定子环可以被成针对给定速度布置在第一旋转方向和第二旋转方向上提供来自第一轴向出口和第二轴向出口的不同流。
使用电源和控制器来控制马达，以使叶轮旋转，从而产生所需的输出空气流(压力和/或流量两者)。通过转子和双叶轮组件的旋转将空气吸入通过轴向入口的开孔，并且经由第一叶轮和第二叶轮引导到第一定子环和第二定子环。每个定子环减慢所述流以产生压力，并且所述流被轴向地引导离开鼓风机的定子环/轴向出口。
上述轴向出口式鼓风机还可以包括第一出口歧管和第二出口歧管。第一出口歧管可以包括用于接收来自第一定子环的出口282的流的入口，并且将所述流从第一定子环引导到第一出口歧管的出口。类似地，第二出口歧管可以包括用于接收来自第二定子环的出口282的流的入口，并且将所述流从第二定子环引导到第二出口歧管的出口。第一出口歧管和第二出口歧管中的每一个的出口可以是单个出口，并且可以是轴向出口。
在以上描述中，在已经参考具有已知等效物的整体或部件的地方，这些整体如同被单独提出一样并入本文。
本发明的以上描述包括本发明的优选形式。可以在不偏离如由所附权利要求书限定的本发明的范围的情况下对本发明做出修改。

Claims (19)

1.一种双轴向出口式鼓风机，所述鼓风机包括：
叶轮，以及
壳体，所述壳体包括所述叶轮在其中旋转的叶轮腔室、轴向入口以及第一轴向出口和第二轴向出口，
其中，在所述叶轮沿第一旋转方向旋转的情况下，来自所述第一出口的气体流大于来自所述第二出口的气体流，并且
在所述叶轮沿第二旋转方向旋转的情况下，来自所述第二出口的气体流大于来自所述第一出口的气体流。
2.如权利要求1所述的鼓风机，其中：
所述叶轮沿第一旋转方向的旋转产生来自所述第一出口的第一气体流和来自所述第二出口的第二气体流，并且
所述叶轮沿第二旋转方向的旋转产生来自所述第二出口的第一气体流或第三气体流和来自所述第一出口的第二气体流或第四气体流，并且
所述第一气体流的流量大于所述第二气体流的流量，所述第三气体流的流量大于所述第四气体流的流量。
3.如权利要求1或2所述的鼓风机，其中，所述叶轮是对称的，从而，所述叶轮沿第一旋转方向的旋转导致来自所述第一出口的气体流大于来自所述第二出口的气体流，并且
所述叶轮沿第二旋转方向的旋转导致来自所述第二出口的气体流大于来自所述第一出口的气体流。
4.如权利要求3所述的鼓风机，其中，所述叶轮叶片是径向延伸的叶片，这些叶片是平直的或以其他方式成形，以针对给定的旋转速度产生给定流量，而与旋转方向无关。
5.如权利要求1或2所述的鼓风机，其中，所述叶轮是不对称的，从而，所述叶轮沿第一旋转方向的旋转导致来自所述第一出口的气体流大于来自所述第二出口的气体流，并且
所述叶轮沿第二旋转方向的旋转导致来自所述第二出口的气体流大于来自所述第一出口的气体流。
6.如权利要求5所述的鼓风机，其中，所述叶轮叶片是成角度的、弯曲的和/或以其他方式成形，以使叶轮优先沿一个方向旋转。
7.如权利要求1或6所述的鼓风机，其中，所述鼓风机包括用于驱动所述叶轮的旋转的马达，并且所述壳体包括所述叶轮腔室和用于将所述马达支撑在所述壳体内的马达腔室。
8.如权利要求1至7中任一项所述的鼓风机，其中，所述叶轮是离心式叶轮。
9.如权利要求1至8中任一项所述的鼓风机，其中，所述第一出口是在所述鼓风机的第一侧的轴向出口，并且所述第二出口是在所述鼓风机的第二侧的轴向出口。
10.如权利要求1至9中任一项所述的鼓风机，其中，所述鼓风机包括第一叶轮和第二叶轮，并且所述壳体包括所述第一叶轮在其中旋转的第一叶轮腔室和所述第二叶轮在其中旋转的第二叶轮腔室，并且
其中所述第一叶轮和所述第二叶轮旋转地联接以便一起旋转，所述第一叶轮在所述第一叶轮和所述第二叶轮沿所述第一旋转方向旋转时产生来自所述第一出口的气体流，并且所述第二叶轮在所述第一叶轮和所述第二叶轮沿所述第二旋转方向旋转时产生来自所述第二出口的气体流。
11.如权利要求10所述的鼓风机，其中，所述鼓风机包括用于驱动所述第一叶轮和所述第二叶轮的旋转的马达，所述马达包括转子和定子，其中所述第一叶轮和所述第二叶轮旋转地联接到所述转子。
12.如权利要求11所述的鼓风机，其中，所述转子轴向地定位在所述第一叶轮与所述第二叶轮之间，并且
其中所述壳体包括用于所述马达的马达腔室，所述马达腔室轴向地定位在所述第一叶轮腔室与所述第二叶轮腔室之间。
13.如权利要求1至12中任一项所述的鼓风机，其中，所述壳体包括第一定子环和第二定子环，每个定子环包括多个涡形路径，所述第一轴向出口包括所述第一定子环的涡形路径，并且所述第二轴向出口包括所述第二定子环的涡形路径。
14.如权利要求13所述的鼓风机，其中，除所述定子环的涡形路径之外，所述鼓风机不具有涡形腔室。
15.如权利要求9或14所述的鼓风机，其中，每个定子环包括多个弯曲轮叶，每个所述涡形路径与所述定子环中的相邻涡形路径被一个所述弯曲轮叶分开。
16.如权利要求15所述的鼓风机，其中，每个定子环包括所述多个弯曲轮叶，所述多个弯曲轮叶在所述叶轮或第一叶轮和第二叶轮中的相应一个叶轮的径向外侧周向地间隔开或与所述叶轮的径向外周边相邻或者在所述径向外周边处。
17.如权利要求13至16中任一项所述的鼓风机，其中，第一定子环和第二定子环的涡形路径提供了第一出口和第二出口。
18.如权利要求13至17中任一项所述的鼓风机，其中，每个涡形路径具有垂直于空气流动方向的至少部分地穿过涡形路径的增加区域，使得空气流的速度沿着涡形路径减小，以增加所述流的压力。
19.如权利要求18所述的鼓风机，其中，每个涡形路径具有垂直于空气流动方向的由周向和/或径向宽度提供的增加区域，所述周向和/或径向宽度在尺寸上从涡形路径的叶轮腔室端到涡形路径的出口端增加。
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