CN116099089A - 通气系统、呼吸机及通气方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种通气系统、呼吸机及通气方法，其中，通气系统包括吸气结构、呼气结构以及调节结构。吸气结构能够为患者提供吸气气体；呼气结构具有呼气通道以及隔膜，隔膜能够在预定压力的驱动下将呼气通道关闭。调节结构包括压力传感模块以及调节阀，调节阀能够将吸气结构与呼气结构连通，压力传感模块能够检测吸气结构的供气压力，进而根据检测结果控制吸气结构调节输出气体压力大小，也能控制调节阀对吸气结构运输至呼气结构的气压进行调节。通过设置调节结构，能够增加对患者的通气效果，以对患者进行较好的治疗。

Description

通气系统、呼吸机及通气方法

技术领域

本发明涉及呼吸机技术领域，尤其涉及一种通气系统、呼吸机及通气方法。

背景技术

现有呼吸机一般都具有用于给患者供气的供气通道以及用于输出患者呼出气体的呼气通道，以便使用时实现患者的正常呼吸。呼吸机工作时，需要对通气进行控制，一般分为气动控制和电动控制，在气动控制方式中，一般采用在供气通道引出一条支路至呼气通道，当患者吸气时，供气通道内的气体有一部分会输送至呼气通道，通过驱动呼气通道内的隔膜对呼气通道进行封闭，以防患者从呼气通道吸气。当患者呼气时，供气通道停止供气，患者呼出气体能够从呼气通道呼出。

但是，相关技术中的气动通气控制方式，由于供气通道内供气气压比较容易不恒定，存在一定范围的波动，波动的气流运输至呼气通道时同样会导致隔膜产生往复摆动的现象，不仅容易损坏隔膜，还容易在患者吸气时给患者处生成一个波动的气流，使得通气效果不佳，影响对患者的治疗。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提出了一种通气效果较好的通气系统、呼吸机及通气方法。

一方面，本发明实施例提供一种通气系统，所述通气系统包括：

吸气结构，能够为患者提供吸气气体；

呼气结构，具有能够输出患者呼出气体的呼气通道以及隔膜，所述隔膜能够在预定压力的驱动下将所述呼气通道关闭；

调节结构，所述调节结构包括压力传感模块以及调节阀，所述调节阀能够将所述吸气结构与所述呼气结构连通，所述压力传感模块能够检测所述吸气结构的供气压力，进而根据所述检测结果控制所述吸气结构调节输出气体压力大小，也能控制所述调节阀对所述吸气结构运输至所述呼气结构的气压进行调节。

在通气系统的一些实施例中，所述吸气结构包括涡轮以及与所述涡轮连接的吸气阀，所述涡轮能够输送吸气气体，所述吸气阀的进气端与所述涡轮连接，出气端与患者连接，以将吸气气体运输至患者。

在通气系统的一些实施例中，所述压力传感模块包括控制主板以及设置在所述控制主板上的压力传感器，所述涡轮以及所述调节阀均与所述控制主板信号连接，以便所述控制主板控制所述涡轮和所述调节阀工作。

在通气系统的一些实施例中，所述吸气阀上设置有两个旁流气口，所述压力传感器的检测端连接在其中一个所述旁流气口上，所述调节阀的进气口连接在另外一个所述旁流气口上，所述调节阀的出气口连接在所述呼气结构上。

在通气系统的一些实施例中，所述呼气结构为呼气阀，所述呼气结构包括第一内壳和第二内壳，所述第二内壳套设在所述第一内壳外，所述第一内壳围设形成所述呼气通道，所述第二内壳的一端和所述第一内壳的对应端之间围设形成有与所述呼气通道连通的出气腔，所述第二内壳上设置有与所述出气腔连通的出气通道，所述隔膜连接在所述第二内壳位于所述出气腔的一端，且所述隔膜能在外力作用下将所述第一内壳与所述出气腔连通的一端封闭。

在通气系统的一些实施例中，所述呼气结构还包括设置在所述第二内壳外的外壳，所述外壳的一端与所述隔膜之间围设形成有封闭的压力腔，所述外壳上于所述压力腔的位置还设置有与所述压力腔连通的压力口，所述调节阀的出气口能够连接在所述压力口上。

在通气系统的一些实施例中，所述调节阀为三位二通的比例阀。

另一方面，本发明实施例还提供一种呼吸机，包括机体以及上述所述的通气系统。

又一方面，本发明实施例还包括通气方法，包括以下步骤：

开启吸气结构为患者提供吸气气体；

压力传感模块实时检测吸气结构输出的气体的压力，根据检测结果控制调节阀输送至呼气结构的气体压力至预定压力；

关闭吸气结构，患者呼出的气体通过呼气结构输出。

在通气方法的一些实施例中，所述压力传感模块实时检测吸气结构输出的气体的压力，根据检测结果控制调节阀输送至呼气结构的气体压力至预定压力的步骤，包括：

当所述压力传感模块检测到所述吸气结构输出的气体压力小于所述预定压力时，控制所述吸气结构增加输出气体的压力至大于或等于所述预定压力，通过所述调节阀控制输出气体的压力至所述预定压力后传输到呼气结构；

当所述压力传感模块检测到所述吸气结构输出气体的压力大于所述预定压力时，通过所述调节阀输出气体的压力调节至等于预定压力。

采用本发明实施例，具有如下有益效果：

依据上述实施例中的通气系统、呼吸机及通气方法，通过设置调节结构，将吸气结构和呼气结构通过调节阀连接，且将压力传感模块连接在吸气结构上，以实时检测吸气结构输出气体的气压。当检测到吸气结构输出的气压小于预定压力时，通过压力传感模块控制吸气结构补充气压至大于预定压力，再通过调节阀将吸气结构提供的气压调节至预定压力后运输至呼气结构。当检测到吸气结构输出的气压大于预定压力时，直接控制调节阀将吸气结构提供的气压调节至预定压力后运输至呼气结构，如此一来，通过调节结构，能够将运输至呼气结构的气压控制在一个恒定的大小，避免隔膜因波动的气流发生往复摆动的现象，不仅增加隔膜的使用寿命，还能避免从呼气结构产生波动气流，增加通气效果，保证对患者进行精确的治疗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1示出了根据本发明实施例提供的一种通气系统的爆炸图；

图2示出了根据本发明实施例提供的一种通气系统的呼气结构的剖视图；

图3示出了根据本发明实施例提供的一种通气方法的流程图。

主要元件符号说明：

1、吸气结构；11、涡轮；12、吸气阀；121、旁流气口；2、呼气结构；21、第一内壳；211、呼气通道；22、第二内壳；221、出气通道；23、连接筋；24、出气腔；25、隔膜；251、连接端；252、抵接端；26、外壳；261、压力口；27、压力腔；3、调节结构；31、压力传感模块；311、控制主板；312、压力传感器；32、调节阀。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以容许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一方面，本发明实施例提供一种通气系统，能够应用于呼吸机中，在一种实施例中，请参照图1，通气系统包括吸气结构1、呼气结构2以及调节结构3。其中，吸气结构1能够为患者提供吸气气体，该吸气气体为患者所需的混合气体，在此不做过多阐述，吸气结构1能够输出预设量的气流至患者处，至于预设量的多少，需要根据患者的具体治疗情况确定。

呼气结构2具有能够输出患者呼出气体的呼气通道211以及隔膜25，呼气通道211连接至患者处，患者呼出的气体能够通过呼气通道211输出。需要说明的是，呼气通道211在患者不呼气时需要关闭，这样能够防止患者吸气时还能通过呼气通道211吸气。通常需要利用隔膜25将呼气通道211封堵住，通过在隔膜25上施加一个预定压力，能够驱动隔膜25将呼气通道211关闭。

需要注意的是，预定压力的方向与患者吸气的方向相同，患者吸气时，预定压力将隔膜25驱动至封闭呼气通道211，此时，该预定压力需要大于等于能够将隔膜25驱动至封闭呼气通道211的最小压力(下文简称“最小压力”)，保证能驱动隔膜25封闭呼气通道211。

调节结构3包括压力传感模块31以及调节阀32，一方面，调节阀32具有连通作用，能够将吸气结构1与呼气结构2连通，使得吸气结构1输出的气压能够经由调节阀32后进入呼气结构2内，为其提供具有预定压力的气压，以便驱动隔膜25封闭呼气通道211。另一方面，调节阀32能够调节气压的大小，比如说吸气结构1输出至调节阀32的气压大小为10Pa的话，通过调节阀32能够将该气压调节至5Pa或者8Pa后再输出至呼气结构2中。

压力传感模块31具有检测功能和反馈功能，其能够检测吸气结构1的供气压力，还能根据检测结果控制吸气结构1输出气体压力的大小，同时也能根据检测结果控制调节阀32的调压大小。

通过设置调节结构3，将吸气结构1和呼气结构2通过调节阀32连接，且将压力传感模块31连接在吸气结构1上，以实时检测吸气结构1输出气体的气压。当检测到吸气结构1输出的气压小于预定压力时，通过压力传感模块31控制吸气结构1补充气压至大于预定压力，再通过调节阀32将吸气结构1提供的气压调节至预定压力后运输至呼气结构2。当检测到吸气结构1输出的气压大于预定压力时，直接控制调节阀32将吸气结构1提供的气压调节至预定压力后运输至呼气结构2，如此一来，通过调节结构3，能够将运输至呼气结构2的气压控制在一个恒定的大小，避免隔膜25因波动的气流发生往复摆动的现象，不仅增加隔膜25的使用寿命，还能避免从呼气结构2产生波动气流，增加通气效果，保证对患者进行精确的治疗。

需要说明的是，当吸气结构1提供的气压小于预定压力且小于最小压力时，此时该气压不能驱动隔膜25封闭呼气通道211，患者很容易在吸气时同时从呼气结构2吸气，影响治疗效果。可以通过上述吸气结构1输出的气压小于预定压力的情况进行处理，以保证运输至呼气结构2的气压恒定在预定压力。

在一种具体的实施例中，吸气结构1包括涡轮11以及与涡轮11连接的吸气阀12，吸气阀12的进气端与涡轮11连接，涡轮11能够将用于输送至人体的混合气体按照设定流量输送至吸气阀12，吸气阀12的出气端与患者连接，以将气体运输至患者，供患者吸取。需要说明的是，涡轮11和吸气阀12均为现有呼吸机中用于运输气体的结构，在此不做过多阐述。

需要说明的是，压力传感模块31包括控制主板311以及设置在控制主板311上的压力传感器312，涡轮11以及调节阀32均与控制主板311信号连接，以便控制主板311控制涡轮11和调节阀32工作。控制主板311具有预先输入的程序，根据最小压力和患者呼气压力值为基础，设定一个压力范围，控制主板311能够接收压力传感器312传递的信号，当接收到的信号位于压力范围之外时，即可控制吸气结构1或者调节阀32工作。

在一种优选的实施例中，调节阀32为三位二通的比例阀。

吸气阀12上设置有两个旁流气口121，旁流气口121与吸气阀12内部的气流通道连通，如果涡轮11输出的气压不恒定，存在波动，那么两个旁流气口121流通的气压也会存在波动。压力传感器312的检测端能够连接在其中一个旁流气口121上，调节阀32的进气口连接在另外一个旁流气口121上，调节阀32具有两个出气口(图中未示出)，其中一个出气口连接在呼气结构2上，另外一个出气口用于卸压。

呼气时，需要将涡轮11关闭，这样一来就不对呼气结构2输送气流，但是涡轮11的旋转具有一定的惯性，关闭后还会旋转一段时间，这段时间里仍然能够为呼气结构2提供气流。而且，调节阀32和呼气结构2之间还残留有一部分气流，这些气流都会与患者呼气时产生对抗作用，使得患者呼气困难，通过设置调节阀32为比例阀，能够将残留的气流以及因惯性继续输送的气流都排出，消除人机对抗，使得患者能够顺利呼气。

在一种实施例中，请参照图2，呼气结构2为呼气阀，呼气结构2包括第一内壳21和第二内壳22，第二内壳22套设在第一内壳21外，两个内壳之间通过连接筋23连接。需要说明的是，第一内壳21和第二内壳22的形状不做限定，可以为方形或者圆柱形，本发明实施例中第一内壳21和第二内壳22优选为截面呈圆形的圆筒状，两个内壳同轴设置，连接筋23的一端连接在第一内壳21的外壁上，另外一端连接在第二内壳22的内壁上。

第一内壳21的内壁围设形成呼气通道211，第二内壳22的一端和第一内壳21的对应端之间同连接筋23围设形成有与呼气通道211连通的出气腔24，第二内壳22上设置有与出气腔24连通的出气通道221，第一内壳21远离出气腔24的一端能够连接至患者，患者呼出的气体经由呼气通道211后能够输送至出气腔24，进入出气腔24的气体能够从出气通道221流出，实现患者的正常呼气。

需要说明的是，隔膜25具有连接端251和抵接端252，连接端251能够通过扣接，卡接，或者通过螺钉固定连接在第二内壳22位于出气腔24的一端端部，抵接端252与连接端251之间通过柔性件连接，使得抵接端252能够相对连接端251运动。抵接端252正对第一内壳21的靠近出气腔24的一端的端部设置，且抵接端252能在外力作用下朝向将第一内壳21运动，以将第一内壳21的端部封堵住，进而将呼气通道211与气腔连通的一端封闭。

在一种具体的实施例中，呼气结构2还包括设置在第二内壳22外的外壳26，外壳26套设在第二内壳22外，且外壳26能够通过扣接，卡接，或者螺钉固定连接的方式与第二内壳22连接。外壳26套设在第二内壳22外时，其靠近隔膜25的一端能够抵接在连接端251上，使得该端与隔膜25之间围设形成有封闭的压力腔27，外壳26上于压力腔27的位置还设置有与压力腔27连通的压力口261，调节阀32的一个出气口能够连接在压力口261上，以便将气体从压力口261输送至压力腔27内，当压力腔27内填充预设气压的气体时，能够驱动抵接端252朝向第一内壳21的端部移动。

另一方面，本发明实施例还提供一种呼吸机，呼吸机包括机体以及上述的通气系统，通气系统设置在机体上。

又一方面，请参照图3，本发明实施例还提供一种通气方法，通过该通气方法能够根据上述的通气系统对患者进行通气，通气方法包括以下步骤：

S100、开启吸气结构为患者提供吸气气体；

S200、压力传感模块实时检测吸气结构输出的气体的压力，根据检测结果控制调节阀输送至呼气结构的气体压力至预定压力；

S300、关闭吸气结构，患者呼出的气体通过呼气结构输出。

吸气结构包括涡轮和吸气阀，涡轮负责将混合气体按照预设的流量输送至吸气阀，吸气阀的主气道与患者连接，以将混合气体输送至患者处。吸气阀上还设置有另外两个与主气道连通的旁流气口，压力传感模块和调节阀分别连接在不同的旁流气口上。其中压力传感模块还与涡轮和调节阀连接，根据检测到的数据，能够控制涡轮和调节阀工作。调节阀与呼气结构连接，能够将吸气结构的气流输送至呼气结构，以便驱动隔膜将呼气结构封闭。待患者呼气时，可将涡轮关闭，停止往患者处送气，患者呼出的气体从呼气结构输出。

在一种具体的实施例中，步骤S200还包括：

S210、当压力传感模块检测到吸气结构输出的气体压力小于预定压力时，控制吸气结构增加输出气体的压力至大于或等于预定压力，通过调节阀控制输出气体的压力至预定压力后传输到呼气结构；

S220、当压力传感模块检测到吸气结构输出气体的压力大于预定压力时，通过调节阀输出气体的压力调节至等于预定压力。

呼气通道的关闭依靠吸气结构提供的气压，气压小于最小能够将呼气通道封闭的压力时，呼气通道处于开启状态，患者吸气时可以通过呼气结构从外界吸取空气，影响治疗效果。需要吸气结构提供的气压足够驱动隔膜封闭呼气通道。由前文可知，为患者提供气流的装置为涡轮，涡轮在正常使用时，难免会存在运行不稳定的情况，即其转速可能会变大或变小，这样一来，其提供的气流也就会存在一定的波动，这样的波动会影响患者的正常呼吸。

因此，需要保证从吸气结构运输至呼气结构的气压(预定压力)保持在一个稳定值。当压力传感模块检测到气压不足预定压力时，控制涡轮增加转速，加大气流流量，以增加气压至大于或等于预定压力。当检测到吸气压力提供的气压超过预定压力时，利用调节阀将吸气结构运输至呼气结构的气体进行卸压处理，保证气压达到预定压力，以此来维持输送至呼气结构的压力的稳定。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种通气系统，其特征在于，包括：

吸气结构，能够为患者提供吸气气体；

呼气结构，具有能够输出患者呼出气体的呼气通道以及隔膜，所述隔膜能够在预定压力的驱动下将所述呼气通道关闭；

调节结构，所述调节结构包括压力传感模块以及调节阀，所述调节阀能够将所述吸气结构与所述呼气结构连通，所述压力传感模块能够检测所述吸气结构的供气压力，进而根据所述检测结果控制所述吸气结构调节输出气体压力大小，也能控制所述调节阀对所述吸气结构运输至所述呼气结构的气压进行调节。

2.根据权利要求1所述的通气系统，其特征在于，所述吸气结构包括涡轮以及与所述涡轮连接的吸气阀，所述涡轮能够输送吸气气体，所述吸气阀的进气端与所述涡轮连接，出气端与患者连接，以将吸气气体运输至患者。

3.根据权利要求2所述的通气系统，其特征在于，所述压力传感模块包括控制主板以及设置在所述控制主板上的压力传感器，所述涡轮以及所述调节阀均与所述控制主板信号连接，以便所述控制主板控制所述涡轮和所述调节阀工作。

4.根据权利要求2所述的通气系统，其特征在于，所述吸气阀上设置有两个旁流气口，所述压力传感器的检测端连接在其中一个所述旁流气口上，所述调节阀的进气口连接在另外一个所述旁流气口上，所述调节阀的出气口连接在所述呼气结构上。

5.根据权利要求1所述的通气系统，其特征在于，所述呼气结构为呼气阀，所述呼气结构包括第一内壳和第二内壳，所述第二内壳套设在所述第一内壳外，所述第一内壳围设形成所述呼气通道，所述第二内壳的一端和所述第一内壳的对应端之间围设形成有与所述呼气通道连通的出气腔，所述第二内壳上设置有与所述出气腔连通的出气通道，所述隔膜连接在所述第二内壳位于所述出气腔的一端，且所述隔膜能在外力作用下将所述第一内壳与所述出气腔连通的一端封闭。

6.根据权利要求5所述的通气系统，其特征在于，所述呼气结构还包括设置在所述第二内壳外的外壳，所述外壳的一端与所述隔膜之间围设形成有封闭的压力腔，所述外壳上于所述压力腔的位置还设置有与所述压力腔连通的压力口，所述调节阀的出气口能够连接在所述压力口上。

7.根据权利要求1-6任一项所述的通气系统，其特征在于，所述调节阀为三位二通的比例阀。

8.一种呼吸机，其特征在于，包括机体以及如权利要求1-7任一项所述的通气系统。

9.一种根据权利要求1-7任一项所述的通气系统对患者通气的通气方法，其特征在于，包括以下步骤：

开启吸气结构为患者提供吸气气体；

压力传感模块实时检测吸气结构输出的气体的压力，根据检测结果控制调节阀输送至呼气结构的气体压力至预定压力；

关闭吸气结构，患者呼出的气体通过呼气结构输出。

10.根据权利要求9所述的通气方法，其特征在于，所述压力传感模块实时检测吸气结构输出的气体的压力，根据检测结果控制调节阀输送至呼气结构的气体压力至预定压力的步骤，包括：

当所述压力传感模块检测到所述吸气结构输出的气体压力小于所述预定压力时，控制所述吸气结构增加输出气体的压力至大于或等于所述预定压力，通过所述调节阀控制输出气体的压力至所述预定压力后传输到呼气结构；

当所述压力传感模块检测到所述吸气结构输出气体的压力大于所述预定压力时，通过所述调节阀输出气体的压力调节至等于预定压力。

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