CN116407716A - 通气装置、通气系统及通气方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通气装置、通气系统及通气方法，用于提供补偿气体，使通气装置能够满足通气量的要求。本发明的通气装置，包括通气导管以及设置在所述通气导管上的阀体，当通气导管中的压力小于外部压力时，即表明通气导管的某处可能存在被挤压的现象，此时收敛段打开，则连通段和收敛段可形成向通气导管中提供补偿气体的第二通路，从而通过第二通路可向通气导管中提供补偿气体，因此可通过第一通路和第二通路同时提供气体；以使通气导管的通气量不会由于其受到挤压而减小，从而保证满足通气量的满足要求。

Description

通气装置、通气系统及通气方法

技术领域

本发明涉及通气系统技术领域，特别地涉及一种通气装置、通气系统及通气方法。

背景技术

通气面罩可向用户提供通气气体，其一般分为四种：仅罩住鼻部的鼻面罩，仅罩住口部的口面罩，同时罩住口部和鼻部的口鼻面罩(又称之为全脸面罩)和塞入鼻孔的鼻垫面罩。

面罩系统佩戴脸部，通过头带组件定位面罩系统在脸部的相对舒适位置，从而保证佩戴面罩系统的舒适性，进而更好地实现面罩系统调理、改善及治疗功能。头戴组件是连接面罩系统与人体头部的主要组件，由于个体头部差异较大，故需要头带组件有较好的舒适性，服帖性及足够大的适应性。由此可见，合理的头带组件结构能够使绝大多数佩戴面罩的患者能够获得舒适性与密封性良好的使用状态。

近年来，用于鼻垫面罩，鼻面罩上的头带组件，已经从传统的织物类演变为通气类，即头带组件从连接、定位体统功能，转变为面罩系统的气路传输部件，兼有面罩系统实现通气功能的一部分，材质硅胶类为主流。

通气头带多数为双侧头带均通气(也有少数单侧通气或者其他的不对称通气)，与气源发生装置连接部位设置在头顶部分，双侧带与面罩系统连接，辅助有单独连接的后头带。

但是佩戴有通气面罩的用户在睡眠状态下，睡姿有正卧，侧卧(双侧均有可能)，甚至有反卧等各种姿态，而现有技术的通气头带却无法保证在每种姿态下都能正常工作。例如，用户在侧卧(反卧)的情况下，可能会使部分气路处于压缩状态。而为了保证佩戴的舒适性，与用户皮肤接触的头带均为较软材质，那么如果头带的气路处于压缩状态，必然会影响通气量，从而不能满足通气量的要求。

发明内容

本发明提供一种通气装置、通气系统及通气方法，用于提供补偿气体，使通气装置能够满足通气量的要求。

本发明提供一种通气装置，包括通气导管以及设置在所述通气导管上的阀体，所述通气导管形成用于向用户提供气体的第一通路；

所述阀体包括与外部连通的连通段以及与所述连通段相连的收敛段，所述收敛段设置在所述通气导管中；

其中，所述阀体构造为当所述通气导管中的压力小于外部压力时所述收敛段打开，以使所述连通段和所述收敛段形成向所述通气导管中提供补偿气体的第二通路；且当所述通气导管中的压力等于或大于外部压力时所述收敛段关闭。

在一个实施方式中，所述收敛段具有椭圆形的径向截面，所述收敛段在其长轴方向上的内径d_长与在其短轴方向上的内径d_短的比例n的取值范围为20-100。

在一个实施方式中，所述收敛段在其短轴方向上的内径d_短的取值范围为0.1-1.5mm。

在一个实施方式中，根据所述收敛段在其短轴方向上的内径d_短和所述比例n确定所述收敛段在其长轴方向上的内径d_长时，若所述内径d_短的取值靠近其取值范围中的最大值，则所述比例n的取值靠近其取值范围中的最小值；若所述内径d_短的取值靠近其取值范围中的最小值，则所述比例n的取值靠近其取值范围中的最小值。

在一个实施方式中，所述收敛段在其短轴方向上的内径d_短为0.1mm，且所述比例n为100；或者

所述收敛段在其短轴方向上的内径d_短为1.5mm，且所述比例n为20。

在一个实施方式中，所述连通段的硬度大于所述收敛段的硬度；或者

所述连通段的壁厚大于所述收敛段的壁厚。

在一个实施方式中，所述连通段构造为柱状结构，所述连通段的其中一端为敞口结构，所述连通段的另一端通过过渡段与所述收敛段相连。

在一个实施方式中，所述过渡段构造为具有光滑的轮廓的锥状结构。

在一个实施方式中，所述收敛段由具有弹性收缩能力的材料制成。

在一个实施方式中，所述通气导管包括用于输送气体的主管路，所述阀体设置在所述主管路的侧壁上，

其中，所述阀体的数量至少为两个。

在一个实施方式中，所述通气导管上还设置有用于气源相连的第一接口，所述阀体设置在所述第一接口处，

其中，所述阀体的数量至少为一个。

在一个实施方式中，所述阀体关于所述第一接口的中心对称地设置。

在一个实施方式中，所述阀体在所述第一接口的周向上等角度地设置。

在一个实施方式中，所述通气导管上还设置有用于与通气面罩相连的第二接口，所述阀体设置在所述第二接口处，

其中，所述阀体的数量至少为一个。

在一个实施方式中，所述阀体与所述通气导管一体式构造成型，或者所述阀体与所述通气导管通过机械连接的方式相连。

根据本发明的第二个方面，本发明提供一种通气系统，其包括上述的通气装置，其特征在于，还包括气源和通气面罩，所述通气装置分别与所述气源和所述通气面罩相连。

根据本发明的第三个方面，本发明提供一种通气装置的通气方法，其包括以下步骤：

以通气导管为第一通路向用户提供气体；

当所述通气导管中的压力小于外部压力时，所述通气导管上的阀体的连通段和收敛段形成向所述通气导管中提供补偿气体的第二通路，通过所述第一通路和第二通路同时向用户提供气体；

当所述通气导管中的压力等于或大于外部压力时，所述第二通路关闭，通过所述第一通路向用户提供气体。

与现有技术相比，本发明的优点在于，当通气导管中的压力小于外部压力时，即表明通气导管的某处可能存在被挤压的现象，此时收敛段打开，则连通段和收敛段可形成向通气导管中提供补偿气体的第二通路，从而通过第二通路可向通气导管中提供补偿气体，因此可通过第一通路和第二通路同时提供气体；以使通气导管的通气量不会由于其受到挤压而减小，从而保证满足通气量的满足要求。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。

图1是现有技术中通气装置的佩戴示意图；

图2是本发明的实施例中阀体的立体结构示意图(从底部观测)；

图3是本发明的实施例中阀体的立体结构示意图(从顶部观测)；

图4是本发明的实施例中阀体的俯视图；

图5是本发明的实施例中阀体的仰视图；

图6是本发明的实施例中阀体的轴向剖视图(沿收敛段的长轴方向)；

图7是本发明的实施例中阀体的轴向剖视图(沿收敛段的短轴方向)；

图8是本发明的实施例中通气装置的结构示意图；

图9是图8在A-A处的剖视图；

图10是本发明的实施例中阀体在通气导管上的位置示意图；

图11是图8在B-B处的剖视图；

图12是图8在C-C处的剖视图。

附图标记：

1-气源连接接口；2-侧头带；3-后头带；4-通气面罩；

100-阀体；101-连通段；102-收敛段；103-过渡段；104-开口；105-凹部；

200-通气导管；201-第一接口；202-第二接口；203-连接管；204-接头；205-主管路。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，为现有技术中的一种通气装置，其包括用于与用户鼻部和/或口部相连的通气面罩4，该通气面罩4的两侧分别连接有侧头带2，侧头带2在用户的头顶部相交并与气源连接接口1相连，该气源连接接口1可与气源(未示出)相连。侧头带2在佩戴时分别位于用户脸颊的两侧，因此侧头带2上还连接有后头带3，后头带3在用户的耳部上方延伸，并在用户的头部后侧提供支撑和连接。其中，侧头带2和/或后头带3中具有气路传输的通路。因此气源中的气体可通过侧头带2和/或后头带3到达通气面罩4，并输入至用户的口鼻中。

因此，图1所示的这种通气装置中，当侧头带2和/或后头带3受到挤压时，由于通气面积发生改变，从而会影响向用户鼻部输送的气体量，使通气量不满足要求。

如图2-图12所示，根据本发明的第一个方面，本发明提供一种通气装置，本发明的通气装置能够在通气量不足的情况下，自发地提供补偿气体，使总的通气量满足使用要求，因此本发明的通气装置即使在受到挤压时，也不会影响通气量。

具体来说，本发明的通气装置包括通气导管200以及设置在通气导管200上的阀体100。通气导管200形成用于向用户提供气体(通气气体)的第一通路。请结合图2-图7及图8，阀体100包括与外部连通的连通段101以及与连通段101相连的收敛段102，收敛段102设置在通气导管200中。

其中，阀体100构造为当通气导管200中的压力小于外部压力时收敛段102打开，以使连通段101和收敛段102形成向通气导管200中提供补偿气体的第二通路；且当通气导管200中的压力等于或大于外部压力时收敛段102关闭。

当通气导管200中的压力小于外部压力时，即表明通气导管200内部一定范围存在负压，其可能是由于通气导管200的部分气路处于压缩状态而导致的。在这种情况下，会导致通气导管200的通气量不足。因此本发明中，通过设置能够自动提供补偿气体的阀体100来保证满足通气量的要求。当通气导管200的内部压力低于外部压力时，其连通段101和收敛段102形成向通气导管200中提供补偿气体的第二通路，即阀体100导通，外部气体可通过第二通路进入通气导管200中，从而可向通气导管200提供补偿气体，使通气导管200的总的通气量能够满足要求。当通气导管200的内部压力并未低于外部压力时，即表明通过通气导管200的第一通路可提供足够的通气量，则此时，即上述的第二通路关闭，即阀体100关闭，使气体不能在阀体100中沿相反的方向倒流。

换言之，本发明中的阀体100是基于单向气体补偿原理，以压力差为动力，在通气导管200受到挤压而导致通气量不足的情况下，气体可沿从通气导管200的外部至内部的方向流动，从而向通气导管200中提供补偿气体，并且气体无法反向倒流；从而保证通气导管200的总的通气量满足要求。

具体来说，收敛段102的底端(即靠近通气导管200的一端)虽然设置有开口104(如图4和图5所示，为了便于理解，将开口104示意为打开的状态)，但是由于收敛段102的结构特性和材料特性，该开口104为常闭状态。当通气导管200外部的压力高于内部的压力，则收敛段102受到从顶端向底端的力的作用，其会发生变形，使该开口104压力的作用下会打开，从而该开口104与连通段101形成导通的第二通路。通过该第二通路，外部气体会进入通气导管200中，从而为通气导管200提供气体补偿。反之，当通气导管200外部的压力与内部的压力持平，或者内部的压力稍高时，则收敛段102的底部会在压力的作用下以及自身恢复力的作用下，使该开口104恢复为常闭状态，从而第二通路断开。则此时外部气体不会通过该第二通路进入通气导管200中。

在一些实施方式中，如图2-图7所示，收敛段102大致为扁平状结构，其可以具有椭圆形的径向截面。更具体地，收敛段102在其长轴方向上的内径d_长与在其短轴方向上的内径d_短的比例n的取值范围为20-100。收敛段102在其短轴方向上的内径d_短的取值范围为0.1-1.5mm。

因此，根据收敛段102在其短轴方向上的内径d_短的取值和上述比例n的取值，可以确定收敛段102在其长轴方向上的内径d_长。例如，收敛段102在其长轴方向上的内径d_长的取值范围为30-100mm。

具体来说，根据收敛段102在其短轴方向上的内径d_短和比例n确定收敛段102在其长轴方向上的内径d_长时，若内径d_短的取值靠近其取值范围中的最大值，则比例n的取值靠近其取值范围中的最小值；若内径d_短的取值靠近其取值范围中的最小值，则比例n的取值靠近其取值范围中的最小值。通过这种方式来保证上述第二通道的通气面积，从而保证足够的进气量。

例如，若收敛段102在其短轴方向上的内径d_短的取值为0.1mm，则比例n的取值可以是100，那么收敛段102在其长轴方向上的内径d_长的取值即为10mm。若收敛段102在其短轴方向上的内径d_短的取值为1.5mm，则比例n的取值可以是20，那么收敛段102在其长轴方向上的内径d_长的取值即为30mm。

再例如，若收敛段102在其短轴方向上的内径d_短的取值为0.2mm，则比例n的取值可以是80，那么收敛段102在其长轴方向上的内径d_长的取值即为16mm。若收敛段102在其短轴方向上的内径d_短的取值为1mm，则比例n的取值可以是25，那么收敛段102在其长轴方向上的内径d_长的取值即为25mm。

此外，由于连通段101还兼有支撑和连接通气导管200的功能，因此可将连通段101的硬度设置为大于收敛段102的硬度，例如可采用较硬的材料形成连通段101，而采用较软的材料来形成收敛段102；或者还可将连通段101的壁厚设置为大于收敛段102的壁厚，从而保证连通段101的支撑作用，并且使收敛段102容易发生变形，使第二通路更容易导通。

连通段101构造为柱状结构，例如其径向截面可以是圆形。连通段101的其中一端为敞口结构(如图6所示的上端)，用于与外部连通。连通段101的另一端通过过渡段103与收敛段102相连。如图2、图6和图7所示，过渡段103构造为具有光滑的轮廓的锥状结构，过渡段103可起到引导气流的作用。

如图6和图7所示，在收敛段102的长轴方向和短轴方向上，阀体100整体形成为对称结构，从而有利于形成均匀的第二通路，以便于补偿气体的流动。

收敛段102由具有弹性收缩能力的材料制成，例如可以是硅胶。以保证在通气导管200外部的压力作用下，收敛段102容易变形，使得其底端的开口104能够顺利打开。

此外，如图6和图7所示，连通段101的上端为法兰端，其可与通气导管200相连。此外连通段101的外壁上设置有凹部105，该凹部105可与通气导管200相卡合，以便于固定。或者，还可在该凹部105中设置密封部件，从而保证阀体100与通气导管200的密封连接。

连通段101、过渡段103和收敛段102之间的连接处均设置有圆角结构，使三者之间以平滑过渡连接的方式形成一个整体，以便于气体的流动。

如上所述，在通气导管200内外压力差的作用下，可自动提供气体补偿。因此通过阀体100实现气体补偿与阀体100在通气导管200上的位置相关。

如图8所示的其中一种情况下，请结合图9，通气导管200包括用于输送气体的主管路205，阀体100设置在主管路205的侧壁上。在这种实施方式中，由于通气导管200受到挤压时形成的内外压力差较小，因此补偿效果较小，因此可将阀体100的数量设置至少为两个，通过增加阀体100的方式可满足总补偿量的要求。

如图9所示，在这种实施方式中，阀体100可通过其连通段101与第一接口201相连，阀体100的过渡段103及收敛段102均设置在通气导管200的内部。

此外，主管路205可构造为波纹管，其可以进行拉伸和压缩，使其长度可调节，从而能够更好地符合不同用户的面部特征。

如图8所示的另一种情况下，请结合图10和图11，通气导管200上还设置有用于气源相连的第一接口201，阀体100设置在第一接口201处，以避开主管路205的气路方向。其中，阀体100的数量至少为一个。在这种实施方式中，优选的是阀体100分别位于通气导管200的轴向的两侧，且阀体100可关于第一接口201的中心对称地设置。通过对称地布置阀体100，不利于气流或者压力的抵消，以保证满足总补偿量的要求。

进一步地，阀体100在第一接口201的周向上等角度地设置。如图10所示，阀体100的数量为4个，4个阀体100分别设置在第一接口201的四个拐角处，四个阀体100之间形成90°的夹角，且关于图10所示的虚线对称设置。具体地，在图10所示虚线的两侧的两个阀体100关于该虚线对称设置，并且在图10所示虚线上的两个阀体100各自关于该虚线对称设置。

可以理解地，阀体100还可采取其他的对称方式，本发明在此不再赘述。

如图11所示，在这种实施方式中，阀体100可通过其连通段101与第一接口201相连，阀体100的过渡段103及收敛段102均设置在通气导管200的内部。

如图8所示的另一种情况下，请结合图12，通气导管200上还设置有用于与通气面罩相连的连接管203(或者也可称为侧头带)。如图8所示，连接管203分别连接在主管路205的两侧，并且可用户的脸颊两侧延伸并与通气面罩相连。

连接管203上设置有第二接口202，阀体100设置在第二接口202处。在这种优选的实施方式中，由于阀体100更靠近用户面部的通气面罩，并且远离气源，则当通气导管200受挤压时，最易形成负压，因此阀体100的数量可设置为至少为一个。

如图12所示，在这种优选的实施方式中，不仅阀体100的连通段101与连接管203的管壁相连，阀体100的过渡段103的一部分也与连接管203的管壁相连。阀体100的收敛段102设置在通气导管200的内部。

此外，如图8所示，连接管203上还分别设置有接头204，该接头204用于与通气装置的后头带(未示出)相连，后头带可在用户的耳部上方延伸并在用户的头部后侧提供支撑和连接，具体可参考图1中所示的后头带3。

在一些可选的方式中，阀体100可设置为与通气导管200一体式构造成型，例如阀体100一体地构造在主管路205上，或者一体地构造在第一接口201上。

在另一些可选的方式中，阀体100与通气导管200通过机械连接的方式相连，例如阀体100与通过卡合连接或粘接的形式与主管路205的侧壁相连。

根据本发明的第二个方面，本发明提供一种通气系统，其包括上述的通气装置，还包括气源和通气面罩，该通气装置分别通过第一接口和第二接口与气源和通气面罩相连。通气面罩用于佩戴在用户的面部，并向用户的口鼻部提供通气气体。

其中，通气面罩可采用图1所示的通气面罩，或者还可采用其他形式的通气面罩。

根据本发明的第三个方面，本发明提供一种通气装置的通气方法，其基于单向气体补偿原理，以压力差为动力，在满足条件时自动提供气体补偿。具体来说，该方法包括以下步骤：

S1：以通气导管200为第一通路向用户提供气体。此时通气气体依次流过气源、通气导管200和通气面罩，并到达用户的口鼻部。

S2：当通气导管200中的压力小于外部压力时，例如通气导管200的某个位置处受到挤压，则通气导管200内部局部形成负压。通气导管200上的阀体100的连通段101和收敛段102形成向通气导管200中提供补偿气体的第二通路，通过所述第一通路和第二通路同时向用户提供气体。此时通气气体一方面依次流过气源、通气导管200和通气面罩，并到达用户的口鼻部；另一方面外部空气可直接进入通气导管200并到达用户的口鼻部，从而提供补偿气体以保证总的进气量。

S3：当通气导管200中的压力等于或大于外部压力时，第二通路关闭，通过第一通路向用户提供气体。此时通气气体依次流过气源、通气导管200和通气面罩，并到达用户的口鼻部。

需要说明的是，上述步骤S1、S2和S3之间的顺序并不是一成不变的，而是可以根据需要进行调整。并且上述步骤S3之后还可返回至步骤S1或步骤S2，直至通气过程结束。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (17)

1.一种通气装置，其特征在于，包括通气导管以及设置在所述通气导管上的阀体，所述通气导管形成用于向用户提供气体的第一通路；

所述阀体包括与外部连通的连通段以及与所述连通段相连的收敛段，所述收敛段设置在所述通气导管中；

其中，所述阀体构造为当所述通气导管中的压力小于外部压力时所述收敛段打开，以使所述连通段和所述收敛段形成向所述通气导管中提供补偿气体的第二通路；且当所述通气导管中的压力等于或大于外部压力时所述收敛段关闭。

2.根据权利要求1所述的通气装置，其特征在于，所述收敛段具有椭圆形的径向截面，所述收敛段在其长轴方向上的内径d_长与在其短轴方向上的内径d_短的比例n的取值范围为20-100。

3.根据权利要求2所述的通气装置，其特征在于，所述收敛段在其短轴方向上的内径d_短的取值范围为0.1-1.5mm。

4.根据权利要求3所述的通气装置，其特征在于，根据所述收敛段在其短轴方向上的内径d_短和所述比例n确定所述收敛段在其长轴方向上的内径d_长时，若所述内径d_短的取值靠近其取值范围中的最大值，则所述比例n的取值靠近其取值范围中的最小值；若所述内径d_短的取值靠近其取值范围中的最小值，则所述比例n的取值靠近其取值范围中的最小值。

5.根据权利要求3所述的通气装置，其特征在于，所述收敛段在其短轴方向上的内径d_短为0.1mm，且所述比例n为100；或者

所述收敛段在其短轴方向上的内径d_短为1.5mm，且所述比例n为20。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的通气装置，其特征在于，所述连通段的硬度大于所述收敛段的硬度；或者

所述连通段的壁厚大于所述收敛段的壁厚。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的通气装置，其特征在于，所述连通段构造为柱状结构，所述连通段的其中一端为敞口结构，所述连通段的另一端通过过渡段与所述收敛段相连。

8.根据权利要求7所述的通气装置，其特征在于，所述过渡段构造为具有光滑的轮廓的锥状结构。

9.根据权利要求7所述的通气装置，其特征在于，所述收敛段由具有弹性收缩能力的材料制成。

10.根据权利要求1-5中任一项所述的通气装置，其特征在于，所述通气导管包括用于输送气体的主管路，所述阀体设置在所述主管路的侧壁上，

其中，所述阀体的数量至少为两个。

11.根据权利要求1-5中任一项所述的通气装置，其特征在于，所述通气导管上还设置有用于气源相连的第一接口，所述阀体设置在所述第一接口处，

其中，所述阀体的数量至少为一个。

12.根据权利要求11所述的通气装置，其特征在于，所述阀体关于所述第一接口的中心对称地设置。

13.根据权利要求12所述的通气装置，其特征在于，所述阀体在所述第一接口的周向上等角度地设置。

14.根据权利要求1-5中任一项所述的通气装置，其特征在于，所述通气导管上还设置有用于与通气面罩相连的第二接口，所述阀体设置在所述第二接口处，

其中，所述阀体的数量至少为一个。

15.根据权利要求1-5中任一项所述的通气装置，其特征在于，所述阀体与所述通气导管一体式构造成型，或者所述阀体与所述通气导管通过机械连接的方式相连。

16.一种通气系统，其包括权利要求1-15中任一项所述的通气装置，其特征在于，还包括气源和通气面罩，所述通气装置分别与所述气源和所述通气面罩相连。

17.一种通气装置的通气方法，其特征在于，包括以下步骤：

以通气导管为第一通路向用户提供气体；

当所述通气导管中的压力小于外部压力时，所述通气导管上的阀体的连通段和收敛段形成向所述通气导管中提供补偿气体的第二通路，通过所述第一通路和第二通路同时向用户提供气体；

当所述通气导管中的压力等于或大于外部压力时，所述第二通路关闭，通过所述第一通路向用户提供气体。

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