CN116637266A - 压力调节阀 - Google Patents

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T·H·巴纳斯
S·T·梅西
T·J·爱德华兹
A·D·卡特
J·A·戈登
G·L·内尔松
C·M·O·W·柯瑞芝
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Fisher and Paykel Healthcare Ltd
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Abstract

一种压力调节或压力释放装置包括入口和具有出口的出口腔室。所述入口与所述出口腔室流体连通。阀座位于所述入口与所述出口之间。阀构件被偏置以抵靠所述阀座密封，并且通过所述入口处的入口压力增加高于压力阈值而从所述阀座移位，以允许气体流从所述入口经由所述出口腔室流向所述出口。通过所述出口的所述气体流导致所述出口腔室中的出口压力连同所述入口压力一起作用在所述阀构件上，以使所述阀构件从所述阀座移位。

Description

压力调节阀
本发明是申请日为2017年8月16日、申请号为“201780063161.7”(国际申请号PCT/IB2017/054973)、发明名称为“压力调节阀”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本披露内容总体上涉及一种压力释放或压力调节装置，并且更具体地，一种在用于向使用者提供呼吸气体流的呼吸气体系统(例如，高流量呼吸气体系统)中使用的压力释放或调节装置。
背景技术
呼吸气体供应系统提供用于递送给患者的气体。呼吸气体供应系统典型地包括在气体供应与患者之间的流体连接。这可以包括吸气管和患者接口。此类系统可以是开放的，即，包括诸如鼻插管等非密封患者接口，或者是封闭的，即，包括诸如抵靠使用者的面部密封的面罩等密封患者接口。此类系统可以接收来自加压气体供应(诸如，气体罐或医院壁式供应)、鼓风机或它们的组合的气体。
开放式呼吸气体供应系统可以包括例如鼻部高流量治疗中采用的那些。封闭式呼吸气体供应系统可以包括例如连续气道正压(CPAP)或通气中采用的那些。
呼吸气体供应系统可以易受意外或无意间的流量约束或阻碍的影响。例如，意外钩绊、折叠或挤压吸气管可能会引起突然和/或明显的流量约束或阻碍。因此，在约束或阻碍的上游可能会产生明显的背压。
应进一步了解，当患者呈现出对流动的过度阻力时可能会出现突然和/或明显的背压。例如，患者鼻部和/或气道的形状、大小或解剖结构可以提供产生明显背压的约束。此外，由于患者向进入的气体流中呼气，所以可以替代性地和/或同时地产生明显背压。
呼吸气体供应系统中的过度背压可以导致管、流体连接部或其他部件损坏。具体地，管、流体连接部或其他部件可能会破裂或失效。
因此，需要释放/调节呼吸气体供应系统中的由于约束、阻碍或过度流动阻力而产生的压力，以便避免或防止损坏部件。
当提供不适当的压力限制器件或没有提供压力限制器件时，呼吸气体供应系统可能会在患者的组织上施加应变。这最后可能会将患者置于气压伤或胃膨胀的风险中。
因此，为了患者安全，还需要提供压力上限。
压力释放阀可以用来在呼吸系统中提供压力上限。当系统压力超过由压力释放阀提供的压力释放阈值时，压力释放阀可以允许气体压力排出。在超过压力释放阈值的情况下，随着流速增加，系统中的压力与流量大约成比例地逐步增加。因此，随着流速增加，患者和系统中的部件可以暴露于越来越大的压力。
压力释放阀的实例是柱塞和弹簧类型的阀。当阀中的压力在柱塞上提供的力超过由弹簧在返回方向上提供的力时，柱塞移位。然后允许气体穿过柱塞与阀座之间的间隙，直到阀中的压力不足以产生继续超过由弹簧提供的返回力的力，此时，柱塞重新接合阀座从而封闭间隙。在上述功能重复地进行时，随着压力累积并且随后接连地释放，这种类型的阀可以自然地振荡。这可以被称为阀‘震颤’或阀‘颤动’。在一些情况下，此类振荡可能是不稳定的。阀振荡可以产生不想要的噪声、压力或流量波动、或磨损。
柱塞和弹簧类型的阀典型地还需要将柱塞密封在它在其中行进的壳体内部的一些器件和/或使柱塞抵靠阀座密封的一些器件。此类器件可以包括另外的部件，诸如O形环。形成牢固的不透流体密封典型地很重要。另外的部件增加了阀的构造的复杂性并且后来增加了阀对故障和/或磨损的敏感性。
呼吸系统对流过系统的呼吸气体流呈现出阻力。由系统的诸如加湿器、导管、联接件、过滤器、患者接口和任何其他系统部件等单独部件引起的流动阻力在整个系统中积聚，从而导致贯穿系统的总压降。流动阻力可以归因于例如流动路径中的流向变化、约束、会聚、扩散和/或可渗透屏障(诸如过滤器)。
为了增加气体通过系统的流速，由流量源提供的压力增加，以弥补由增加的流速引起的系统上增大的压降。随着流量增加，实现流速所需的系统压力(驱动压力)可能达到压力释放阀的设定释放压力，例如预定安全压力极限。因此，压力释放阀的设定释放压力限定或确定可以递送到患者的最大流量。在现有技术压力释放阀中，可以递送到患者的最大流速受到压力释放阀的设定释放压力限制。这可能约束系统部件的设计。
典型地期望设计出使得流动阻力最小化的系统，以便在压力释放阀的设定释放压力内使得压降最小化并且使得可递送到患者的流量最大化。例如，可以选择特定的管直径和长度以使得流动阻力最小化。然而，系统压降在使用中可以变化。例如，管在使用中可以弯曲、弯折、折叠或挤压，或者不同的患者可以呈现不同的气道约束特性。
在本说明书中参考了专利说明书、其他外部文件、或其他信息来源，这通常是为了提供用于讨论本发明的特征的背景的目的。除非另有具体说明，否则对这些外部文件的参考在任何司法权下不应被解释为承认这些文件或这些信息来源是现有技术或形成本领域公共常识的一部分。
发明内容
因此，本文中披露的某些实施例的目的是提供一种压力释放或压力调节装置，所述压力释放或压力调节装置将在解决前述问题方面至少发挥一些作用或将至少为本行业提供有用的选择。
根据本文中披露的实施例中的至少一个实施例，一种压力调节或压力释放装置包括：
入口，
出口腔室，其具有出口，所述入口与所述出口腔室流体连通，阀座，其在所述入口与所述出口之间，以及
阀构件，其被偏置以抵靠所述阀座密封，
所述阀构件被适配成通过所述入口处的入口压力增加高于压力阈值而从所述阀座移位，以允许气体流从所述入口经由所述出口腔室流向所述出口，通过所述出口的气体流导致所述出口腔室中的出口压力(背压)连同所述入口压力一起作用在所述阀构件上，以使所述阀构件从所述阀座(进一步)移位。
在一些实施例中，其中阀构件包括偏置抵靠阀座的隔膜。
在一些实施例中，阀构件包括支撑处于张紧状态的隔膜的框架。
在一些实施例中，框架包括一个或多个夹紧特征以将阀构件夹紧到所述装置的主体(而没有显著地改变隔膜中的张力)。
在一些实施例中，阀构件的周边部分提供密封部，以将出口腔室与环境或移位腔室密封。
在一些实施例中，隔膜拉伸或张紧在阀座上，使得隔膜中的张力使隔膜偏置以抵靠阀座密封。
在一些实施例中，隔膜的外围由出口腔室的壁支撑。
在一些实施例中，所述装置包括用于使隔膜偏置抵靠阀座的弹簧，其中弹簧承受压缩而作用在隔膜的非压力侧上，或者弹簧承受张力而作用在隔膜的压力侧上。
在一些实施例中，隔膜是弹性或弹性体材料，例如硅酮材料，并且可以是热塑性或热固性材料。
在一些实施例中，隔膜具有小于1mm的厚度，例如0.3mm。
在一些实施例中，阀座相对于隔膜设置在中心。
在一些实施例中，隔膜包括用于接触阀座的增厚部分，例如隔膜包括用于作用于阀座的增厚中心部分。
在一些实施例中，阀构件的面积大于阀座的面积。
在一些实施例中，入口压力在阀座区域上作用在阀构件上，并且当阀构件从阀座移位时，出口压力在阀座区域外部的区域上作用在阀构件上。
在一些实施例中，入口压力在阀座区域外部的区域上作用在阀构件上，并且当阀构件从阀座移位时，出口压力在阀座区域上作用在阀构件上。
在一些实施例中，阀构件的面积与阀座的面积之比在1.2至1600的范围内。
在一些实施例中，入口包括入口管，并且阀构件大致垂直于入口管的纵向轴线。
在一些实施例中，入口包括延伸到出口腔室中的入口管。
在一些实施例中，阀座设置在出口腔室内的入口管的出口端处。
在一些实施例中，出口包括出口腔室的壁中的至少一个孔口和/或穿过阀构件的至少一个孔口。
在一些实施例中，至少一个孔口在出口腔室的壁中并且邻近入口管。
在一些实施例中，入口管的出口端形成阀座。
在一些实施例中，入口管的出口端是斜切的，入口管的出口端的斜切边缘形成阀座。
在一些实施例中，出口径向地位于阀构件的外周边与阀座和/或入口和/或入口管的外周边之间。
在一些实施例中，所述装置包括包围出口腔室的入口管并且阀座设置在出口腔室的入口处。
在一些实施例中，阀构件由出口腔室的壁支撑或抵靠所述壁密封，或者其中阀入口包括入口管并且阀构件由入口管的壁支撑或与所述壁形成密封。
在一些实施例中，所述装置包括移位腔室，当阀构件从阀座移位时阀构件移位到移位腔室中。
在一些实施例中，移位腔室向环境(大气)压力开放，使得当阀构件移位到移位腔室中时，移位腔室中的压力基本上保持在环境(大气)压力，或者
其中所述移位腔室与周围环境密封或能与周围环境密封。
在一些实施例中，移位腔室与周围环境密封或能与周围环境密封。
在一些实施例中，所述装置包括用于改变移位腔室内的压力的加压装置，例如用于降低或增加移位腔室中的压力的脚踏操作或手动操作泵。
在一些实施例中，所述装置包括用于将移位腔室压力重置到环境压力的压力重置装置，例如提升阀。
在一些实施例中，入口、阀构件、阀座和出口被安排成使得在气体流进入腔室时通过出口腔室的气体流指向阀构件，以便从阀构件经过大于90度的角度进行反射而经由出口离开腔室。
在一些实施例中，出口包括在与阀构件相对的出口腔室的壁中的至少一个孔口。
在一些实施例中，出口腔室包围阀座(例如，阀座位于出口腔室内)。
在一些实施例中，环境压力作用在阀构件的非压力侧上。
在一些实施例中，出口的面积是可变的。
在一些实施例中，出口包括在出口腔室的壁中的一个或多个孔口，并且一个或多个孔口可以选择性地打开或关闭或部分地关闭，以改变出口的面积。
在一些实施例中，阀座与阀构件的相对位置是可调整的，以调整构件抵靠阀座的偏置。
在一些实施例中，阀构件是柱塞或活塞，并且所述装置包括用于使阀构件偏置以抵靠阀座密封的偏置构件。偏置构件可以是弹簧或弹性隔膜或者(弹性体)隔膜或其他弹簧元件。
在一些实施例中，出口包括在阀构件的外围与出口腔室的壁之间的间隙，和/或出口包括穿过阀构件的一个或多个孔口。
在一些实施例中，阀构件是包括与出口腔室的壁滑动密封的活塞，并且出口是穿过活塞或出口腔室的壁的一个或多个孔口。
在一些实施例中，偏置构件是弹簧，并且其中弹簧中的张力或压缩是可调整的，以改变使柱塞或弹簧偏置来抵靠阀座密封的偏置量。
在一些实施例中，所述装置被适配成在通过装置的30L/min的流速范围上维持小于5cmH2O的释放压力范围。
在一些实施例中，所述装置包括串联或并联的至少两个出口腔室。
在一些实施例中，如权利要求1所述的出口腔室是具有第一出口的第一出口腔室，并且所述装置包括具有第二出口的第二出口腔室，第二出口腔室被适配成接收来自第一出口的气体流，
阀构件被适配成通过入口处的入口压力增加高于压力阈值而从阀座移位，以允许气体流从入口经由第一出口腔室、第一出口和第二出口腔室而流向第二出口，通过第一出口和第二出口的气体流导致第一出口腔室中的出口压力(背压)连同入口压力一起作用在阀构件上，以使阀构件从阀座(进一步)移位。
在一些实施例中，阀构件和阀座在入口与出口腔室之间提供取决于入口压力和出口压力的动态可变流量约束部，动态可变流量约束部对于增加的入口和/或出口压力而减小。
在一些实施例中，出口提供独立于入口压力和出口压力的出口流量约束部。
在一些实施例中，出口流量约束部大于动态可变流量约束部。
在一些实施例中，阀构件是第一阀构件，并且所述装置包括联接到第一阀构件的第二阀构件，第一构件用于排出呼气气体流并且第二阀构件用于打开和关闭雾化器端口，其中
当排出呼气气体时，第一阀构件从阀座移位以使第二阀构件移位靠近雾化器端口，并且
当阀构件抵靠阀座时，第二阀构件从雾化器端口移位，以允许药物从雾化器流动。
根据本文中披露的实施例中的至少一个实施例，一种患者接口系统或呼吸系统包括：
患者接口，其用于与患者的气道密封，
通向所述患者接口的入口导管或流动路径，其包括雾化器端口，
如先前陈述中所述的装置，入口被安排成接收来自所述患者接口的呼气气体流。
根据本文中披露的实施例中的至少一个实施例，一种压力调节或压力释放装置包括：
入口，
出口，
阀座，其在所述入口与所述出口之间，以及
阀构件，其被偏置以抵靠所述阀座密封，所述阀构件被适配成通过所述入口处的入口压力增加高于压力阈值而从所述阀座移位，以允许气体流从所述入口流向所述出口，
其中所述阀构件是或包括隔膜(膜片)，所述隔膜拉伸或张紧在所述阀座上，使得所述隔膜中的张力使所述隔膜偏置以抵靠所述阀座密封。
根据本文中披露的实施例中的至少一个实施例，一种压力调节或压力释放装置包括：
入口，
出口，
阀座，其在所述入口与所述出口之间，以及
阀构件，其被偏置以抵靠所述阀座密封，所述阀构件被适配成通过所述入口处的入口压力增加高于压力阈值而从所述阀座移位，以允许气体流从所述入口流向所述出口，以及
隔膜(膜片)，其拉伸或张紧在所述阀构件或阀座上，以使所述阀构件偏置抵靠所述阀座。
根据先前陈述所述的装置可以包括与压力调节或压力释放装置相关的先前陈述中的任一项或多项所述的一个或多个特征。
在一些实施例中，阀构件是或包括隔膜(膜片)，隔膜拉伸或张紧在阀座上，使得隔膜中的张力使隔膜偏置以抵靠阀座密封。
根据本文中披露的实施例中的至少一个实施例，一种压力释放装置包括：
入口，
出口腔室，其具有出口，所述入口与所述出口腔室流体连通，动态可变流量约束部，其在所述入口与所述出口腔室之间，以及
流动路径，其通过阀从所述入口经由所述动态流量约束部和所述出口腔室到所述出口，
其中来自所述出口腔室的所述出口包括或提供对来自所述装置的流量的出口约束部，从而在所述出口腔室中引起出口压力(背压)，并且
其中所述动态可变流量约束部取决于所述入口处的入口压力和所述出口腔室中的出口压力，所述动态可变流量约束部对于增加的入口和/或出口压力而减小，并且所述出口约束部独立于所述入口压力和所述出口压力。
根据先前陈述所述的装置可以包括与压力调节或压力释放装置相关的先前陈述中的任一项或多项所述的一个或多个特征。
根据本文中披露的实施例中的至少一个实施例，一种用于提供气体流的系统的流量补偿压力调节或压力释放装置，所述装置包括：
用于接收来自气体源的气体流的主入口和主出口，所述主出口用于将由所述主入口接收的所述气体流的至少一部分提供成从所述装置流动，
压力释放阀，其被适配成在所述气体流的压力增加高于压力阈值时排出由所述入口接收的所述气体流的至少一部分，以及
感测机构，其用于基于所述气体流从所述主出口到患者的流速来动态地调整所述压力阈值。
在一些实施例中，压力释放阀包括：
阀入口，其与所述主入口流体连通，
排气出口，
阀座，其在所述阀入口与所述排气出口之间，以及
阀构件，其被偏置以抵靠所述阀座密封并且通过所述阀入口处的入口压力增加高于压力阈值而从所述阀座移位，以将所述气体流的至少一部分从所述阀入口排出到所述排气出口，并且
其中所述感测机构包括：
感测构件，其用于感测指示所述气体流通过所述主出口的流速的压力差，以及
机械链接件，其作用在所述感测构件与所述阀构件之间，以响应于所述气体流通过所述主出口的所述流速而将由所述感测构件施加的力转移到所述阀构件，以便调整所述阀构件抵靠所述阀座的偏置。
在一些实施例中，感测机构包括流量约束部或收缩部，所述流量约束部或收缩部用于生成由感测构件感测到的压力差，以响应于气体穿过主出口的流速而使感测构件移位。
在一些实施例中，感测机构包括：
在所述阀入口下游的流量收缩部或约束部，
感测腔室，并且位于所述感测腔室中的所述感测构件将所述感测腔室分成第一腔室和第二腔室，所述第一腔室与所述流量收缩部或约束部上游的气体流流体连通，并且所述第二腔室与所述流量收缩部处或所述流量约束部下游的气体流流体连通，由通过所述流量收缩部或约束部和所述主出口的气体流产生的所导致的压力差被所述感测构件感测到。
在一些实施例中，机械链接件联接到阀构件和感测构件，以响应于气体流通过主出口的流速而使阀构件偏置抵靠阀座。
在一些实施例中，机械链接件与阀构件或感测构件或者阀构件和感测构件分开，并且
在没有气体流通过所述主出口的情况下，所述阀构件偏置抵靠所述阀座，并且其中所述机械链接件支承抵靠所述阀构件和所述感测构件，并且
随着通过所述主出口的气体流增加，所述感测构件上的所述压力差增加，以减小由所述机械链接件向所述阀构件施加的力，以便减少所述阀构件抵靠所述阀座的偏置，直到在通过所述主出口的所述气体流的流速增加高于阈值时所述机械链接件与所述阀构件或所述感测构件或两者不再接触。
在一些实施例中，压力释放阀包括：
出口腔室，其包括所述排气出口，
所述阀构件被适配成通过所述阀入口处的所述入口压力增加高于所述压力阈值而从所述阀座移位，以将由所述主入口接收的所述气体流的至少一部分从所述阀入口经由所述出口腔室排出到所述排气出口的，通过所述排气出口的所述气体流导致所述出口腔室中的出口压力(背压)连同所述入口压力一起作用在所述阀构件上，以使所述阀构件从所述阀座(进一步)移位。
在一些实施例中，阀构件包括偏置抵靠阀座的隔膜。
在一些实施例中，感测构件包括隔膜。
在一些实施例中，阀构件和/或感测构件包括支撑处于张紧状态的隔膜的框架。
在一些实施例中，框架包括一个或多个夹紧特征以将阀构件或感测构件夹紧到装置的主体(而没有显著地改变隔膜中的张力)。
在一些实施例中，阀构件的周边部分提供密封部，以将出口腔室与环境或移位腔室密封，和/或感测腔室的周边部分提供密封部，以将第一腔室与第二腔室密封。
在一些实施例中，隔膜拉伸或张紧在阀座上，使得隔膜中的张力使隔膜偏置以抵靠阀座密封。
在一些实施例中，阀构件是柱塞或活塞。
在一些实施例中，阀构件的面积大于阀座的面积。
在一些实施例中，入口压力在阀座区域上作用在阀构件上，并且当阀构件从阀座移位时，出口压力在阀座区域外部的区域上作用在阀构件上。
在一些实施例中，入口压力在阀座区域外部的区域上作用在阀构件上，并且当阀构件从阀座移位时，出口压力在阀座区域上作用在阀构件上。
在一些实施例中，阀入口包括延伸到出口腔室中的入口管。
在一些实施例中，阀座设置在出口腔室内的入口管的出口端处。
在一些实施例中，排气出口包括穿过出口腔室的壁的至少一个孔口和/或穿过阀构件的至少一个孔口。
在一些实施例中，阀构件由出口腔室的壁支撑或与所述壁形成密封，或者其中阀入口包括入口管并且阀构件由入口管的壁支撑或与所述壁形成密封。
在一些实施例中，感测构件定位在感测腔室中，并且流量约束部由感测构件与感测腔室的侧壁之间的间隙提供，和/或流量约束部由穿过感测构件的一个或多个孔口提供，并且用于气体流从主入口到主出口的流动路径穿过感测腔室。
在一些实施例中，感测构件是活塞，并且感测腔室是圆筒，活塞在所述圆筒中移动，并且活塞将第一腔室与第二腔室气动地密封。
在一些实施例中，机械链接件传递张力和/或压缩。
在一些实施例中，机械链接件是杆或轴，并且所述装置包括将机械链接件支撑在阀构件与感测构件之间的链接件引导件，并且其中主入口经由链接件与链接件引导件之间的环形空间而与感测腔室流体连通。
在一些实施例中，所述装置包括在主入口与感测腔室之间的开口，机械链接件延伸穿过所述开口，所述开口与穿过开口接纳的机械链接件在主入口与感测腔室之间呈现环形开口。
在一些实施例中，机械链接件是带肋部的杆或轴。
在一些实施例中，机械链接件在一端处包括凸缘，以抵靠阀座支撑阀构件。
在一些实施例中，凸缘具有比阀座的直径更大的直径，使得当阀构件坐靠在阀座上时，阀构件在凸缘与阀座之间支撑抵靠阀座。
在一些实施例中，机械链接件是长度可调整的。
在一些实施例中，所述装置包括使用者接口，以允许使用者在使用期间调整机械链接件的长度。
在一些实施例中，所述装置包括移位腔室，阀构件可以背离阀座移位到所述移位腔室中。
在一些实施例中，移位腔室与周围环境密封或能与周围环境密封。
在一些实施例中，所述装置包括用于改变移位腔室内的压力的加压装置，例如用于降低或增加移位腔室中的压力的脚踏操作或手动操作泵。
在一些实施例中，所述装置包括用于将移位腔室压力重置到环境压力的压力重置装置，例如提升阀。
在一些实施例中，阀座与阀构件的相对位置是可调整的，以调整构件抵靠阀座的偏置。
在一些实施例中，阀座与阀构件的相对位置在使用期间是可调整的。
在一些实施例中，所述装置包括：
流量约束部和从流量约束部到第二腔室的压力接头，或者
其中所述装置包括孔流量约束部和从孔的下游侧到第二腔室的压力接头。
在一些实施例中，流量收缩部或约束部是可调整的。
在一些实施例中，所述装置被配置成限制感测构件的行进或变形量，以设定压力阈值的独立于流速的压力上限。
在一些实施例中，所述装置包括用于限制感测构件的行进或变形量的机械限制部。
在一些实施例中，机械限制部是作用于机械链接件或感测构件的端部止动部。
在一些实施例中，感测腔室的壁限制感测构件的变形或行进量。
在一些实施例中，感测机构包括：
一个或多个电子传感器，其用于检测气体流过所述装置的所述主出口的流速(例如，压力差)和所述气体流在所述主入口与所述主出口之间的压力，
致动器，以及
控制器或处理器，其接收来自所述传感器的信号并且提供输出，以驱动所述致动器来基于检测到的流速而调整所述压力释放阀的压力阈值。
在一些实施例中，致动器驱动附接到压力释放阀的阀构件的构件，以调整阀构件朝向压力释放阀的阀座的偏置量。
在一些实施例中，阀构件是柱塞或隔膜。
在一些实施例中，所述装置包括用于封闭压力释放阀和感测机构的壳体。
在一些实施例中，所述装置包括主体，所述主体包括主入口和主出口，以及至少所述装置的出口腔室和感测腔室的第一腔室，并且壳体基本上封闭主体。
在一些实施例中，壳体提供在主体周围的空间或腔，并且其中所述装置的移位腔室和/或出口腔室与腔或空间流体连通。
在一些实施例中，壳体包括来自壳体空间的壳体出口。
在一些实施例中，壳体包括与来自出口腔室的排气出口连通的壳体排气出口，并且其中壳体排气出口与主入口或主出口同轴线。
在一些实施例中，壳体包括与移位腔室流体连通的出口，并且孔口与主入口或主出口同轴线。
在一些实施例中，流量收缩部或约束部是第一流量收缩部或约束部，并且所述装置包括：
在阀入口上游的第二流量收缩部或约束部，以及
第一端口，其在第二腔室与第一流量约束部之间或在邻近且在第一流量约束部下游的位置，以及
第二端口，其在第二腔室与第二流量约束部之间或在邻近且在第二流量约束部上游的位置，并且
对于从主入口到主出口的气体流，由导管或连接件堵塞第二端口，并且
对于从主出口到主入口的气体流，由导管或连接件堵塞第一端口。
在一些实施例中，第一流量收缩部或约束部呈现比第二流量收缩部或约束部更大的压力差，或者第二流量收缩部或约束部呈现比第一流量收缩部或约束部更大的压力差。
在一些实施例中，所述装置包括用于指示气体流何时从压力释放阀排出的指示器。
在一些实施例中，当气体从压力释放阀排出时，指示器可视觉地观察。
在一些实施例中，指示器提供对排气/未排气的二进制指示或者指示排气速率的排气比例指示。
在一些实施例中，指示器包括位于引导件或壳体内的诸如梭动件或柱塞或挡片等可移动构件，所述引导件或壳体是例如封闭压力释放阀和感测机构的壳体。
在一些实施例中，可移动构件靠近所述装置的排气出口定位。
在一些实施例中，所述装置包括用于指示从所述装置的主出口提供的气体流或气体流速的指示器。
在一些实施例中，指示器包括位于所述装置的主出口中的叶轮或挡片。
在一些实施例中，所述装置包括在阀入口下游的流量约束部，并且指示器包括：梭动件或柱塞，其接纳在引导管中；引导管的入口端，其与流量约束部上游的主入口流体连通；以及引导管的出口端，其与流量约束部下游的主出口流体连通。
根据本文中披露的实施例中的至少一个实施例，一种用于提供气体流的系统的流量补偿压力调节或压力释放装置，所述装置包括：
用于接收来自气体源的气体流的主入口和主出口，所述主出口用于将由所述主入口接收的所述气体流的至少一部分提供成从所述装置流动，
压力释放阀，其包括：
阀入口，其与所述主入口流体连通，
排气出口，
阀座，其在所述阀入口与所述排气出口之间，以及
阀构件，其被偏置以抵靠所述阀座密封，以通过所述阀入口处的入口压力增加高于压力阈值而从所述阀座移位，以将所述气体流的至少一部分从所述阀入口排出到所述排气出口，
感测构件，其用于感测指示所述气体流通过所述主出口的流速的压力差，以及
机械链接件，其作用在所述感测构件与所述阀构件之间，以响应于所述气体流通过所述主出口的所述流速而将由所述感测构件施加的力转移到所述阀构件，以便调整所述阀构件抵靠所述阀座的偏置。
在一些实施例中，所述装置包括在阀入口下游的流量收缩部或约束部，
感测腔室，位于所述感测腔室中的所述感测构件将所述感测腔室分成第一腔室和第二腔室，所述第一腔室与所述流量收缩部或约束部上游的气体流流体连通，并且所述第二腔室与所述流量收缩部处或所述流量约束部下游的气体流流体连通，由通过所述流量收缩部或约束部和所述主出口的气体流产生的所导致的压力差被所述感测构件感测到。
在一些实施例中，压力释放阀包括：
出口腔室，其包括所述排气出口，
所述阀构件被适配成通过所述阀入口处的所述入口压力增加高于所述压力阈值而从所述阀座移位，以将所述主入口接收的气体流的至少一部分从所述阀入口经由所述出口腔室排出到所述排气出口，通过所述排气出口的所述气体流导致所述出口腔室中的出口压力连同所述入口压力一起作用在所述阀构件上，以使所述阀构件从所述阀座移位。
根据本文中披露的实施例中的至少一个实施例，一种用于提供气体流的系统的流量补偿压力调节或压力释放装置包括：
用于接收来自气体源的气体流的主入口和主出口，所述主出口用于将由所述主入口接收的所述气体流的至少一部分提供成从所述装置流动，
阀，其被适配成排出由所述入口接收的所述气体流的至少一部分或者使从所述主入口流向所述主出口的所述气体流闭塞，
一个或多个电子传感器，其用于检测气体流过所述装置的所述主出口的流速和所述气体流的压力，
致动器，以及
控制器或处理器，其接收来自所述传感器的一个或多个信号并且提供输出，以驱动所述致动器来调整所述阀以便在检测到的压力高于压力阈值时排出由所述入口接收的所述气体流的至少一部分或者使从所述主入口流向所述主出口的所述气体流至少部分地闭塞，并且其中所述压力阈值取决于检测到的流速。
在一些实施例中，阀被适配成使从主入口到主出口的气体流闭塞，并且所述装置包括在阀下游的排气孔口。
在一些实施例中，所述装置包括用于排出由入口接收的气体流的至少一部分的第一阀和使从主入口流向主出口的气体流闭塞的第二阀、用于驱动第一阀的第一致动器和用于驱动第二阀的第二致动器，其中第二阀在第一阀下游，并且
控制器驱动第一致动器和第二致动器，以便在检测到的压力高于压力阈值时，调整第一阀以排出由入口接收的气体流的至少一部分并且调整第二阀以使从主入口流向主出口的气体流至少部分地闭塞，并且其中压力阈值取决于检测到的流速。
根据本文中披露的实施例中的至少一个实施例，一种呼吸气体系统包括如前述陈述中任一项或多项所述的压力调节或压力释放装置或者流量补偿压力调节或压力释放装置。
在一些实施例中，所述系统是包括所述流量补偿压力调节或压力释放装置、压力气体源和密封患者接口的双水平压力系统，并且其中流量补偿压力调节或压力释放装置被配置成使得：
在吸气期间由所述主入口接收的基本上所有气体流都流向所述主出口，使得由所述压力源的压力设定来决定吸气压力，并且
在呼气期间由所述主入口接收的所述气体流的一部分从所述排气出口排出，使得由所述装置的排气压力来决定呼气压力。
在一些实施例中，所述装置邻近患者接口定位或者在患者接口附近定位。
在一些实施例中，压力气体源包括流量气体源和第二压力调节或压力释放装置，所述第二压力调节或压力释放装置如上所述调谐成使得第二装置的压力释放阀在吸气和呼气期间将由主入口接收的气体流的一部分从排气出口持续地排出。
在一些实施例中，所述系统是包括流量源和诸如鼻插管等非密封患者接口的高流量呼吸气体系统。
在一些实施例中，呼吸气体系统是包括流量气体源和密封患者接口的CPAP系统，并且其中压力调节或压力释放装置被调谐成使得压力释放阀在吸气和呼气期间将由主入口接收的气体流的一部分从排气出口持续地排出。
在一些实施例中，呼吸气体系统是通气或CPAP系统，所述系统包括呼吸机或流量气体源和密封患者接口，并且其中压力调节或压力释放装置位于患者接口处或邻近患者接口并被调谐成作为防窒息阀操作，其中：
在吸气期间由主入口接收的基本上所有气体流都流向主出口，并且
在呼吸机或压力气体源出故障或停止运行的情况下，将患者的呼出气中的大部分从排气出口排出。
在一些实施例中，呼吸气体系统是通气或双水平压力系统，所述系统包括流量气体源和密封患者接口，并且其中压力调节或压力释放装置被调谐成使得压力释放阀在吸气期间在第一压力阈值下将由主入口接收的气体流的一部分从排气出口持续地排出，并且压力释放阀在呼气期间在第二阈值下将由主入口接收的气体流的一部分从排气出口持续地排出，第一阈值大于第二阈值。
在一些实施例中，所述系统包括吸气导管、向吸气导管提供的如上文所述的第一压力调节或压力释放阀、以及向呼气流动路径提供的如上文所述的第二压力调节或压力释放阀，第一装置被配置成提供吸气压力并且第二装置被配置成提供呼气压力。
在一些实施例中，压力调节或压力释放阀包括在主入口与感测构件之间的显著气动联接，使得阀包括提供快速响应，使得患者处的压力在由第一阈值与第二阈值决定的呼气压力与吸气压力之间快速变化。
根据本文中披露的实施例中的至少一个实施例，一种吹入系统包括如前述陈述中任一项所述的流量补偿压力调节或压力释放装置。流量补偿压力调节或压力释放装置被配置成使得压力释放阀将由主入口接收的气体流的一部分从排气出口连续地排出。所述系统在使用期间持续地从患者(腹腔)排气。所述系统优选地经由过滤器从患者排气。
如本文中所使用的“高气体流量”或“多个高气体流量”被定义为一部分/一小宗气体或气体混合物以超过峰值吸气流量需求的吸入氧要求部分的速率进入患者气道中的体积移动。具体地，在一个实施例中，高气体流量(或多个高气体流量)是指大于15L/min(公升/分钟)、大于或等于约20L/min、大于或等于约30L/min、大于或等于约40L/min、大于或等于约50L/min、大于或等于约60L/min、大于或等于约70L/min、大于或等于约80L/min、大于或等于约90L/min、大于大于或等于约100L/min、大于约或等于110L/min、大于约或等于120L/min、大于约或等于130L/min、大于约或等于140L/min或者多达约150L/min的气体流速。在某些实施例中，高气体流量的可用范围可以在上述流速中的任一者之间选择，包括但不限于，从约40L/min到约80L/min、从约50L/min到约80L/min、从约70L/min到约100L/min、约70L/min到约80L/min、约100L/min到约150L/min以及约大于15L/min到约150L/min和约30L/min到约150L/min。可以使用患者接口并且在某些实施例中通过鼻接口来提供这些流速。在优选的高流量治疗中，期望30L/min到70L/min的操作流量范围，并且对于治疗成人患者，可能是30L/min到100L/min。当治疗婴儿时，‘高流量’治疗可以要求约1L/min至50L/min的流速。
除非上下文另外指明，否则流量源以设定流速提供气体流。设定流速可以是恒定流速，或者可以是摆动的流速，例如正弦曲线形流速。除非上下文另外指明，否则压力源以设定压力提供气体流。设定压力可以是恒定压力，或者可以是摆动的压力，例如正弦曲线形压力。
本说明书中使用的术语“包括(comprising)”意为“至少部分由...组成”。当解释本说明书中的含有术语“包括(comprising)”的每条陈述时，也可能存在除所述术语之后的那个或那些特征以外的特征。以相同的方式来解释相关的术语，如“包括(comprise和comprises)”。
对于本发明所涉及的领域的普通技术人员来说，本发明的在结构上的许多改变以及广泛不同的实施例和应用会表明它们自身，而不背离如在所附权利要求中界定的本发明的范围。本文中的披露内容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。
本发明包括前述内容，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
仅通过举例方式并且参照附图来描述优选实施例。
图1示出了包括压力释放或调节阀(PRV)的高流量呼吸系统。
图1A示出了包括压力释放或调节阀(PRV)的婴儿复苏系统。
图1AA示出了包括流量控制压力释放阀的高流量呼吸系统。
图1B-1和图1B-2示出了包括流量控制压力释放阀的连续气道正压呼吸系统，并且图1B-3展示了FCPRV处的压力对气体流向患者的流速的图表。
图1C-1和图1C-2示出了包括流量控制压力释放阀的双水平压力呼吸系统，并且图1C-3展示了患者压力对气体流向患者的流速的图表。图1C-4示出了多个呼吸循环上的系统的患者压力特性。
图1C-5示出了包括两个流量控制压力释放阀的替代性双水平压力呼吸系统。
图1D示出了包括流量控制压力释放阀的外科吹入系统。
图1E-1和图1E-2示出了包括被配置为防窒息阀的流量控制压力释放阀的连续气道正压呼吸系统或呼吸机系统。
图1F-1和图1F-2示出了包括被配置成作为呼吸机操作的流量控制压力释放阀的系统，并且图1F-3展示了FCPRV处的压力对气体流向患者的流速的图表。
图2A至图2C各自示出了PRV截面和对应的示意图。图2A展示了在阀构件处于密封位置时的PRV。图2B展示了从阀座移位的阀构件。图2C展示了从阀座进一步移位的阀构件。
图2D示出了两个输出腔室并联的PRV的截面。
图3展示了根据本文中描述的实施例的PRV的入口压力和出口腔室压力对通过PRV的排气流速的图表。
图4展示了与图3的PRV具有相同配置但出口面积是图3的PRV的出口面积两倍的PRV的入口压力和出口压力对通过PRV的排气流速的图表。
图5展示了与图3的PRV具有相同配置但出口面积是图3的的PRV的出口面积三倍的PRV的入口压力和出口压力对通过PRV的排气流速的图表。
图6提供了没有出口腔室的现有技术柱塞式阀与根据所描述的实施例的具有出口腔室的PRV之间的排气压力对排气流速的比较的图示。
图7提供了根据所描述的实施例的不同出口面积对PRV的性能的影响的排气压力对排气流速的图示。
图8展示了示出隔膜阀构件中的不同张力对PRV的释放或排气压力与PRV的排气流速的影响的图表。
图9A至图9C各自示出了PRV截面和对应的示意图。图9A展示了在阀构件处于密封位置时的PRV。图9B展示了从阀座移位的阀构件。图9C展示了从阀座进一步移位的阀构件。
图10A和图10B是各自具有活塞式阀构件的替代性PRV的截面。
图11A和图11B示出了各自具有入口管的不同延伸量以改变隔膜阀构件中的张力量的PRV。
图12A至图12E展示了PRV的进一步示例实施例的截面图。
图13A至图13C各自示出了PRV截面。图13A展示了在阀构件处于密封位置时的PRV。图13B展示了从阀座移位的阀构件。图13C展示了从阀座进一步移位的阀构件。
图14A和图14B是流量补偿压力释放阀的示意图。图14A展示了处于无流量配置的FCPRV，并且图14B展示了处于流动配置的FCPRV。
图15A展示了FCPRV的系统压力(下降)对流速曲线和释放压力对流速曲线，其中流速是提供到患者或从FCPRV的主出口提供的气体的流速。
图15B展示了FCPRV的系统压力(下降)对流速曲线和释放压力对流速曲线，以及FCPRV的各个操作阶段的表示，其中流速是提供到患者或从FCPRV的主出口提供的气体的流速。
图16A至图16C是流量补偿压力释放阀的示意图。图16A展示了处于排气流量配置的FCPRV，图16B处于低流量配置，并且图16C处于较高或更高流量压力限制配置。图16D展示了FCPRV的系统压力(下降)对流速曲线和释放压力对流速曲线，其中流速是提供到患者或从FCPRV的主出口提供的气体的流速。
图17展示了与图15B相同的图表，但具有另外两条流量补偿释放压力对流速曲线。
图18示出了FCPRV的调谐例程。
图18A至图18C是各自包括用于调整FCPRV的释放阀排气压力特性的调整机构的流量补偿压力释放阀的示意图。
图19展示了FCPRV的系统压力(下降)对流速曲线和释放压力对流速曲线，其中释放压力被限于最大释放压力。
图20展示了FCPRV的截面图。
图21展示了另一FCPRV的自由体图。
图22展示了另一FCPRV的截面图。
图23A和图23B是图22的FCPRV的示意图。图23A展示了无流量或低流量配置，并且图23B展示了流量或高流量配置。
图24展示了另一FCPRV的截面图。
图25A和图25B是图24的FCPRV的示意图。图25A展示了无流量或低流量配置，并且图25B展示了流量或高流量配置。
图26A和图26B是与图24类似的包括具有孔口的感测活塞的FCPRV的示意图。图26A展示了无流量或低流量配置，并且图26B展示了流量或高流量配置。
图27A和图27B展示了另一FCPRV的截面图。所述视图是在穿过阀的阀构件和感测构件的中心轴线的轴线上截取的。图27A中的截面平面与图27B中的截面平面成直角。
图27C和图27D示出了包括弹性膜片或隔膜和刚性框架的阀构件或感测构件。图27D是图27C的阀构件或感测构件的截面。
图27E是流量控制压力释放阀的阀主体、阀构件和感测构件组件的截面图。
图27F是流量控制压力释放阀的阀主体、阀构件和感测构件组件的截面图。与图27E的组件相比，图27F的组件具有在主流动路径与感测腔室之间的增加气动联接。
图28A至图28C是图27A和图27B的FCPRV的阀主体的视图。
图29A和图29B展示了图27A和图27B的FCPRV的机械链接件。
图30展示了被适配成可逆的另一FCPRV的自由体图。
图31A和图31B是机电FCPRV的示意图。图31A示出了处于较低流量配置的FCPRV，并且图31B展示了较高流量配置。
图32A和图32B是另一机电FCPRV的示意图。图32A示出了处于较低流量配置的FCPRV，并且图32B展示了较高流量配置。
图33A和图33B是另一机电FCPRV的示意图。图33A示出了处于较低流量配置的FCPRV，并且图33B展示了较高流量配置。
图34A展示了PRV的入口压力和出口腔室压力对通过被调谐成用作流量补偿PRV的PRV的排气流速的图表。
图34B展现展示了被调谐成用作FCPRV的PRV的系统压力(下降)对流速曲线和释放压力对流速曲线。横轴是在PRV入口下游递送到患者的流量。
图35A和图35B是被安排成排出所呼出的呼吸气体并控制将进入气体流中的药物提供给患者的雾化器端口的打开和关闭的压力释放阀的示意图。
图36至图40示出了可以在所描述的PRV或FCPRV实施例中的一个或多个中实施的排气流量指示器。图30至图32是FCPRV的一部分的截面图。图33和图34是包括排气流量指示器的FCPRV的主体的截面图。
图41A示出了叶轮流量指示器，并且图41B示出了在出口中包括叶轮的FCPRV，以指示来自FCPRV的出口的流量。
图42A示出了挡片流量指示器。图42B展示了包括在无流量状态下不可见的挡片流量指示器的FCPRV。图42C示出了图42B的FCPRV，其中由移动到流量状态的挡片指示来自FCPRV的出口的气体流。
图43示出了包括流量指示器的FCPRV，所述流量指示器包括引导管和梭动件或柱塞。
具体实施方式
参考附图描述各个实施例。贯穿附图和说明书，相同的附图标记可以用来指明相同或相似的部件，并且可以省略其冗余的描述。
根据本文中描述的实施例的压力释放阀特别适合于在呼吸系统中使用，诸如CPAP或高流量呼吸气体系统，例如用于在麻醉程序中使用的高流量系统。其中压力释放阀可以特别有用的呼吸系统是CPAP、BiPAP、高流量治疗、变化高流量治疗、低流量空气、低流量O2递送、气泡CPAP、呼吸暂停高流量(即，流向已麻醉患者的高流量)、有创通气、以及无创通气。进一步，如本文中描述的压力释放阀可以用于除了呼吸系统之外的系统。
例如，参考图1描述高流量呼吸系统10。高流量治疗可以用作通过递送氧气和/或其他气体以及通过从患者的气道中清除CO2来促进气体交换和/或进行呼吸支持的手段。高流量治疗在医疗程序之前、期间或之后可以特别有用。
当在医疗程序之前使用时，高气体流量可以向患者预先加载氧气，以便他们的血氧饱和度和肺中的氧气量较高以在医疗程序期间在患者处于呼吸暂停阶段时提供氧气缓冲。
在呼吸功能可能受损(例如减少或停止)的医疗程序期间(诸如在麻醉期间)，持续氧气供应对维持健康呼吸功能来说必不可少。当这种供应受损时，可能发生缺氧和/或高碳酸血症。在诸如麻醉和/或患者失去知觉的全身麻醉等医疗程序期间，监测患者以检测何时发生这种情况。如果氧气供应和/或CO2清除受损，则临床医生停止医疗程序并促进氧气供应和/或CO2清除。这可以例如通过借助麻醉包和面罩手动地使患者通气或者通过使用高流量治疗系统向患者的气道提供高气体流量来实现。
高气体流量的进一步优点可以包括高气体流量增加患者的气道中的压力，由此提供打开气道、气管、肺/肺泡和细支气管的压力支持。这些结构的打开增强了充氧作用，并且在某种程度上帮助清除CO2。
增加的压力在插管期间还可以防止诸如喉等结构挡住对声带的观察。当加湿时，高气体流量还可以防止气道干燥，从而减轻黏膜纤毛损伤并且降低喉痉挛的风险和与气道干燥相关联的风险，诸如鼻出血、误吸(由鼻出血引起)、以及气道阻塞、肿胀和出血。高气体流量的另一优点在于所述流量可以清除气道中的在外科手术期间产生的烟。在此类实施例中，烟可能是由激光器和/或烧灼装置产生。
特别期望将压力释放或调节装置用于呼吸系统中，诸如包括非密封患者接口的高流量系统，以提供系统的压力上限。最重要的是，压力上限可以被配置用于提供患者安全极限，或者可以被配置用于防止损坏管、流体连接部或其他部件。压力释放或调节装置可以用于CPAP系统以调节向患者提供的压力。
参考图1，系统/设备10可以包括一体的或基于单独部件的安排，在图1中用虚线框11概括地示出。在一些配置中，系统10可以包括模块化部件安排。后文将其称为系统，但这不应被视为限制性的。系统可以包括流量源12，诸如入墙式氧气源、氧气罐、鼓风机、流量治疗设备、或任何其他氧气或其他气体源。它还可以包括添加气体源，所述添加气体源包括可以与流量源组合的一种或多种其他气体。流量源12可以提供加压高气体流13，所述加压高气体流可以经由递送导管14和患者接口15(诸如鼻插管)递送给患者16。控制器19通过阀等来控制流量源12和添加气体，以控制流量和其他特性，诸如高流量气体13的压力、成分、浓度、体积中的任何一者或多者。还可选地提供加湿器17，所述加湿器可以在控制器的控制下将气体加湿并控制气体的温度。一个或多个传感器18a、18b、18c、18d(诸如流量、氧气、压力、湿度、温度或其他传感器)可以遍及系统放置和/或放置在患者16处、患者身上或附近。传感器可以包括位于患者身上的用于确定血液中的氧浓度的脉搏血氧计18d。
控制器19可以联接到流量源12、加湿器17和传感器18a至18d。控制器19可以操作流量源来提供所递送的气体流。它可以基于来自传感器的反馈来控制由流量源提供的气体的流量、压力、成分(其中提供不止一种气体)、体积和/或其他参数。控制器19还可以控制流量源的任何其他合适的参数以满足充氧需求。控制器19还可以基于来自传感器18a至18d的反馈来控制加湿器17。使用来自传感器的输入，控制器可以确定充氧需求并且根据需要来控制流量源和/或加湿器的参数。提供了输入/输出接口20(诸如显示和/或输入装置)。输入装置用于接收来自于使用者(例如临床医生或患者)的可以用于确定充氧需求的信息。在一些实施例中，系统可以没有控制器和/或I/O接口。诸如护士或临床医生等医疗专业人员可以提供必要的控制功能(例如，如图1A所示)。
也可以控制压力。如上所述，高气体流量(可选地加湿)可以经由递送导管14和患者接口15或诸如插管、面罩、鼻部或口部装置、或其组合等“接口”来递送到患者16。如本文中使用的鼻接口是诸如插管、鼻罩、鼻枕、或其他类型的鼻部装置、或其组合等装置。患者或鼻接口可以基本上密封、部分地密封或基本上不密封。鼻接口还可以与面罩或口部装置(诸如插入嘴中的管)和/或能够与鼻接口分开和/或附接的面罩或口部装置(诸如插入嘴中的管)组合使用。鼻插管是包括被配置用于插入患者的鼻通道中的一个或多个插脚的鼻接口。面罩指的是覆盖患者的鼻通道和/或嘴的接口，并且还可以包括覆盖患者的嘴的面罩的部分是可移除的装置、或诸如喉罩气道或气管内管等其他患者接口。面罩还指的是包括与患者的鼻孔形成显著密封的鼻枕的鼻接口。控制器控制系统提供所需的充氧。
根据本文中的实施例的系统10包括压力释放或调节装置，或压力限制装置100(本文中，压力释放阀或PRV)。PRV可以置于系统中在气体源12与患者16之间的任何地方。优选地，PRV设在流量源12的出口处，或者在流量源12与加湿器17之间，例如，在加湿器的入口附近。在一些实施例中，PRV可以设在加湿器的出口和/或导管14的入口处，或者在沿着导管14穿过合适壳体或联接装置的任何点处。PRV 100可以位于系统中的任何地方，例如PRV可以是患者接口组件的一部分。系统可以另外地或替代性地包括流量控制压力释放或压力调节装置(FCPRV)300，如图1AA所示。
根据本文中描述的实施例的PRV 100在给定范围的流速上将压力调节成大约一致的压力。PRV 100可以用于为了患者安全来提供上限，和/或防止由超压引起的对系统部件的损坏。例如，系统中的闭塞可以在所述闭塞的上游引起系统中的显著背压，并且PRV可以操作来确保背压不增加到高于极限以保护患者和/或系统部件免受损坏。患者鼻孔或呼气导管的堵塞可以导致增加的患者压力。系统中的闭塞可能是由例如导管14的无意间折叠或挤压造成，或者可能是故意造成，例如通过使导管14闭塞(例如，通过捏紧导管的一部分)来防止气体流到达患者。
参考图2A和图12A，在一些实施例中，PRV 100包括入口101、具有出口103的出口腔室102、在入口101与出口腔室102之间的阀座104、以及偏置以抵靠阀座104密封的阀构件105。阀构件被适配用于通过入口处的压力Pc增加高于阈值压力而从阀座移位。压力Pc作用在阀构件105上，以便一旦压力Pc达到阈值就迫使所述构件离开阀座104，例如如图2B所示。在构件从阀座移位时，气体流从入口流到出口腔室102中，并且随后从出口腔室经由出口103流到环境压力/大气压力。来自腔室的出口被配置成使得通过出口的气体流造成出口腔室中的压力(背压)Pb，所述压力(背压)作用在阀构件105上以进一步使阀构件从阀座移位，例如如图2C所示。随着构件进一步从阀座移位，阀构件与阀座之间的间隙109增加。下文提供阀操作的进一步解释。
如图2A至图2C所示，在一些实施例中，阀构件是弹性隔膜105。隔膜可以跨过出口腔室102悬置。隔膜优选地拉伸或张紧在阀座104上，使得隔膜中的张力导致隔膜偏置抵靠阀座以与阀座形成密封并封闭从入口到出口腔室的流动路径。替代性地，可以提供单独的偏置构件或弹簧以使隔膜偏置抵靠阀座。例如，可以提供压缩弹簧来在隔膜的非压力侧(非系统压力侧)上起作用将隔膜推靠到或推向阀座。替代性地，可以提供承受张力的弹簧以作用在隔膜的系统压力侧上。隔膜的外围可以由出口腔室的壁106支撑或保持，其中隔膜拉伸或张紧在阀座上。例如，阀可以包括壳体。壳体可以包括形成出口腔室的第一壳体部分以及第二壳体部分，膜的外围夹在第一壳体部分与第二壳体部分之间。第二壳体部分可以形成移位腔室107。阀构件可以粘合/胶合或焊接到壳体。
在一些实施例中，PRV可以包括移位腔室107，阀构件可以背离阀座移位到所述移位腔室中。隔膜将出口腔室与移位腔室分开。PRV可以包括被分成出口腔室和移位腔室的壳体。出口腔室可以被视作壳体的压力侧，并且移位腔室可以被视作壳体的环境侧。优选地，移位腔室向大气压力/环境压力开放(例如，移位腔室没有密封关闭)。例如，移位腔室可以具有在移位腔室内维持环境压力的相对较大开口(例如，图12A中的开口112)。在移位腔室处于环境压力的情况下，当阀构件从阀座移位时，移位腔室仍处于环境压力，使得阀构件移位到移位腔室中不会导致移位腔室中的抵抗隔膜背离阀座移位的压力增加。移位腔室可以围绕隔膜但具有开口以在移位腔室内维持大气压力。移位腔室的开口具有足够的面积，使得当阀构件从阀座移位时移位腔室中不会出现压力增加。环境(大气)压力作用在阀构件的非压力侧112上。非压力侧是与阀构件的密封在阀座上的一侧相反的所述构件的那侧。通向大气的开口的大小可以减小，以便减小阀振荡/改变阀响应。较小的开口会减少阀的响应时间。替代性地，移位腔室可以被密封。移位腔室向大气/环境开放的一个益处在于，阀构件上的任何泄漏将不会由于移位腔室内的压力增加而导致阀的操作故障。
在优选实施例中，出口使来自入口的气体流经由出口腔室排到大气/周围环境。
在一些实施例中，如图2A至图2C所示，入口包括延伸到出口腔室102中的入口管108。阀座104优选地设在入口管的端部处。在一些实施例中，入口管108的端部形成阀座。在一些实施例中，隔膜105大致垂直于入口管(例如，垂直于入口管的纵向轴线)。在一些实施例中，入口管顶接隔膜以导致弹性隔膜在与阀座接触时偏转，使得隔膜通过隔膜中的张力偏置抵靠阀座以与阀座形成密封。
出口腔室102包围阀座104。当阀构件(即，隔膜105)抵靠阀座密封时，入口压力作用在由阀座104的几何结构确定的阀座的第一区域或部分上。当阀构件从阀座移位时，入口压力Pc在阀座区域上作用在阀构件上(第一区域)，并且出口腔室中的背压Pb作用在第二区域上，所述第二区域是阀座区域外部的阀构件的区域。在一些实施例中，阀构件的第二区域大于阀构件的第一区域。入口压力Pc与背压Pb之间的压力差是由通过阀构件105与阀座104之间的间隙109的气体流的压降引起的。阀构件的面积大于阀座的面积，使得当阀构件从阀座移位时，入口压力和出口压力作用在阀构件的较大区域上。
在一些实施例中，入口管108的顶接端104围绕它的外围斜切以形成阀座104。斜切部104a减少了入口管的端部与弹性隔膜接触的表面面积量，这可以有助于确保阀座与隔膜之间的紧密密封。管的斜切边缘没有那么尖锐，不会损坏隔膜。斜切部可以是在管的外部外围上。管的顶接端104可以是任何数量的形状，包括弯曲的、平坦的、三角形的、倾斜的、或其组合。
隔膜(即，阀构件105)可以由合适的弹性体材料形成，例如橡胶或硅酮材料或者其他弹性材料。所述材料可以是热塑性或热固性材料、或热塑性膜。隔膜材料可以是无孔的，或者在一些实施例中，可以是多孔的，例如以在高于阈值的压力下允许连续排气流通过阀构件。一个原型阀是使用具有大约0.4mm厚度的橡胶材料构造的。其他原型具有0.1mm至0.3mm的厚度，其中优选的是0.3mm。应了解，也可以采用不同材料成分和/或几何结构的替代性膜。不同材料可以包括例如橡胶、热塑性塑料、硅酮、或具有不同相应弹性模量的类似材料。不同几何结构可以包括不同厚度、形状或其组合的隔膜。例如，隔膜可以包括增厚区域。增厚区域可以形成为隔膜的增厚圆形中心，或增厚径向肋。例如，图12B和图12C中示出具有用以支承抵靠阀座104的增厚中心部分105a的隔膜。隔膜的围绕增厚中心部分105a延伸的部分105b具有合适的厚度以提供PRV的期望特性。较薄部分105b可以提供阀构件105抵靠阀座104的所需偏置。在图12B中，较薄部分105b的截面厚度在它的径向长度上是恒定的。在图12C中，较薄部分105b的厚度沿着它的径向长度从中心增厚部分105a到出口腔室102的壁106处的隔膜105的外周边减小。图12D和图12E的示例性实施例向隔膜105提供肋105c、105d。在图12D中，肋105c是径向肋105c。径向肋可以沿着它们的径向长度具有恒定宽度，或者如图所示，可以沿着它们的长度朝向隔膜的外周边在宽度上增加。在图12E中，肋105d是同心肋105d。可以施加肋105d以实现PRV的期望特性，例如以影响隔膜弹性地变形的方式。
来自出口腔室102的出口103提供来自PRV的出口腔室的流动阻力。流动阻力在出口腔室102中产生压力Pb(背压)，所述压力作用在阀构件上以推动或迫使所述构件离开阀座104。在一些实施例中，可以存在不止一个出口，或者换句话说，出口103可以包括多个出口孔或孔口103。腔室压力Pb是在出口腔室102中由通过腔室102的流量和由来自腔室102的出口103的配置提供的约束部所造成的背压。为了在腔室102中造成背压，在一些实施例中，来自腔室的出口103被配置成具有比阀座104与阀构件105之间的间隙109更大的流动阻力。入口压力Pc与背压Pb之间的压力差是由流过阀构件105与阀座104之间的间隙109的气体流的压降引起的。
阀构件和阀座在入口101与出口腔室102之间提供动态可变的流量约束部109。动态可变的流量约束部取决于PRV的入口处的入口压力和出口腔室中的出口压力或背压。在入口压力和/或出口压力增加时，动态可变的流量约束部109减小。出口103提供‘固定’流量约束部，或独立于入口压力和出口压力的流量约束部。换句话说，出口约束部不随变化的入口压力或出口压力而变。然而，在一些实施例中，出口的约束可以由使用者调整，如下文更详细地描述。
在图2A至图2C的实施例中，阀座处于入口101的端部处，使得入口压力Pc在由阀座的直径(图12A中的D)限定的阀座区域上作用于阀构件。一旦阀构件105从阀座104移位，入口压力便继续在阀座区域上作用于阀构件105，并且背压Pb在阀座外部的区域上作用于阀构件。因此，背压Pb作用于阀构件的等于阀构件减去阀座区域的区域。
图13A至图13C呈现了替代性实施例，其中阀座104在出口腔室102的入口处。入口管包围出口腔室。阀构件隔膜105的外围可以由入口管的壁108支撑或保持，其中隔膜拉伸或张紧在阀座104上。当阀构件105坐在靠阀座104上时，入口101中的入口压力Pc在阀座104外部的区域(即，阀构件区域减去阀座区域)上作用于阀构件105。一旦阀构件105从阀座104移位，入口压力便继续在阀座区域外部的区域上作用于阀构件105，并且出口腔室中的由出口排气口103产生的背压Pb在阀座区域上作用于阀构件。
其中装置包括包围出口腔室的入口管并且阀座设置在出口腔室的开口处。
可能期望PRV在一定范围的操作流速上实现大致恒定的释放压力(在压力带内)。阀能够在定义的压力带内调节释放压力的流速范围可以被称为阀的有效操作范围。例如，如图3所示，在一个实施例中，PRV在约5L/min至35L/min的流速范围上实现约18至20cmH2O的压力带。可以开发特定阀来实现期望的压力带和流速范围。如所述的PRV的进一步益处在于，即使在系统流量设定为高于期望操作范围的情况下，PRV也通过针对较高超出范围的流速减小释放压力来实现安全操作。下文更详细地论述影响阀的性能的因素。
期望基本上恒定的响应，因为具有恒定释放压力的PRV确保系统内的压力和/或递送到使用者的压力将不会上升至高于给定操作流量范围的压力带。如果由系统递送的流量处于操作范围的上端，则这提高了使用者在超压下的安全性。根据本文中描述的实施例的PRV还可以允许更大的操作流量范围，因为与现有技术阀相比，压力在流量范围上保持恒定。这是有利的，因为在诸如高流量治疗等呼吸治疗中可以使用更大流量范围。
参考图3至图6描述根据本文中描述的实施例的PRV的操作。当入口101中的压力Pc足以克服隔膜的力时，隔膜105从阀座104移位，从而允许气体经由阀座104与阀构件105之间的间隙109从入口101进入出口腔室102中。气体然后可以从出口腔室经由出口103或多个出口传送到大气。
在气体流通过出口腔室102时，在出口腔室中产生压力PB，所述压力作用在隔膜105上。在流速增加时，出口腔室中的这个压力可以根据‘平方规则’逐渐地增加：压力大约与流量平方成比例。与平方规则相比，出口腔室中的压力的增加速率可以以减小的速率增加，因为腔室的体积因阀构件的移动而膨胀。
在通过阀100的流速增加时，出口腔室102中的压力增加并且隔膜105与阀座104(例如，入口管的顶接端)之间的间隙109进一步变宽，这具有逐渐地降低由间隙109提供的流动阻力的效果，从而降低入口管中的压力Pc，如图3中从约35L/min至约80L/min所示。换句话说，通过PRV的从入口101到出口103的总压降减少。
在流速进一步增加时，隔膜105与阀座104之间的间隙109甚至进一步变宽，最终达到入口管108中的压力Pc与出口腔室102中的压力PB开始相等的点。换句话说，阀座104与阀构件105之间的间隙109上的压降接近于零。入口压力和腔室压力在操作中实际上可能不会达到相等，但趋向于相等。在图3中，入口压力和出口腔室压力在约120L/min的流速下大致相等。这个流速在PRV的有效‘恒定’操作范围之外。
随着出口腔室中的压力Pb和入口压力Pc趋向于相等，从入口101到出口腔室102的压降减少，并且通过PRV 100的压降主要是在出口103上，从出口腔室102到环境。换句话说，通过PRV的压降主要是从出口腔室102到环境。一旦从出口腔室到环境的压降变得显著，入口压力Pc便根据‘平方规则’增加。换句话说，一旦出口腔室102压力Pb变得显著，PRV 100上的总压降便开始根据‘平方规则’增加。在图3所呈现的示例性阀特性中，这在约100L/min处出现。在阀的有效操作流速范围之外，PRV上的压降开始根据平方规则增加。图3中呈现的数据是针对示例性阀，根据本文中描述的实施例的其他阀将呈现不同流量/压力特性。特定阀的性能(包括压力开始根据平方规则增加的点)取决于各种因素。下文更详细地描述这些因素。
在现有技术阀中，阀上的压降主要是在阀座与阀构件之间的间隙上。一旦阀在阀构件移动离开阀座的情况下‘裂开’或打开，阀座与阀构件之间的间隙上的压降将逐渐地与流速成比例增加，并且可以线性增加。通过比较，根据本文中描述的实施例的PRV基本上与流速的平方成比例增加，但使PRV上的压降开始增加的点偏移。图6中示意性地显示了根据本文中描述的实施例的PRV与现有技术阀之间的这个比较。根据本文中描述的实施例的阀(图4中的压力曲线121)在大范围的流速上维持基本上恒定的释放压力。阀上的压降(Pc)开始根据平方规则增加的近似点由图表上的箭头指示。PRV可以被设计成使得压力开始根据平方规则增加的点在阀的有效操作流速范围之外，以便阀在阀的预期流速范围上呈现相对恒定的释放压力。图6中的曲线图仅仅是说明性的，并且压力曲线的形状被放大以强调根据所描述的实施例的PRV的效果。
来自出口腔室的出口的大小和数量(即，总出口面积)对于在出口腔室中产生的压力PB产生影响。例如，在较小出口孔口的情况下，对于增加的流速，出口腔室中的压力将以更大速率逐渐地增加。相反，在较大出口孔口的情况下，对于增加的流速，出口腔室中的压力将以更小速率逐渐地增加。因此，对出口孔口的大小和/或数量(即，总出口面积)的调整具有调整阀的有效操作范围的最终效果。图3至图5中示出了用于改变PRV的特性的这个机构。在图3中，测试PRV包括来自出口腔室的单个出口孔口。在图4中，测试PRV具有相同大小的两个出口孔口，使得图4的测试PRV的出口面积是图3的测试阀的出口面积的两倍。更大的出口面积导致对于增加的流速，出口腔室中的压力以更小的速率逐渐地增加。因此，图4中的有效流速操作范围变宽，从而与图3相比，在更大范围的流速上将压力调节到大致恒定的压力。进一步，在图5中，测试PRV具有三个出口孔口，使得图5的测试PRV的出口面积是图3的测试阀的出口面积的三倍。与图3和图4中的测试的阀相比而言更大的出口面积导致对于增加的流速，出口腔室中的压力以更小的速率逐渐地增加。因此，有效流速操作范围进一步变宽，从而在更大范围的流速上将压力调节到大致恒定的压力。
在一些实施例中，PRV可以在制造时调谐到特定有效操作范围，诸如通过组装预定数量和/或大小的出口孔。替代性地，最终使用者可以将阀调谐到特定有效操作范围，诸如通过用于选择性地调整来自出口腔室的出口面积的器件。此类器件可以是例如用于选择性地打开/关闭一些出口孔的特征。在一个实施例中，出口腔室可以包括一个或多个出口孔口，并且包括对应一个或多个孔口的覆盖构件可以移动联接到所述腔室。所述构件可以相对于出口腔室移动以使出口腔室的孔口与覆盖构件的孔口对准，以便使得来自腔室的出口面积最大化。覆盖构件可以相对于腔室移动，使得腔室与构件的孔口部分地对准，使得出口面积小于最大出口面积。例如，覆盖构件可以是具有孔的环构件，所述环构件可旋转地联接以相对于出口腔室在以下位置之间移动：构件的孔与来自腔室102的出口孔口103并且对准(最大出口面积)的位置；以及其中构件的孔与来自腔室102的出口孔口103并且不对准而使得出口孔口被部分地覆盖(最小出口面积)的第二位置。替代性地，可以存在具有可移动盖的多个出口孔口103，并且通过从一个或多个出口孔口103移除所述盖，出口面积可变。
小出口面积产生相对更高的流动阻力，从而导致出口腔室102中的相对更高背压，所述相对更高背压作用在阀构件105上以进一步‘推动’所述构件背离顶接入口管或阀座104。因此，阀将具有较短的有效操作范围，其中压力曲线包括指示阀如何快速地达到它的最大预定释放压力的相对较短的尖锐‘拐点’。相反，大出口面积产生较小流动阻力，从而导致作用在阀构件上的用以进一步‘推动’所述构件背离顶接入口管的较小背压。较大出口面积将产生宽的有效操作范围，其中压力曲线包括相对更长的圆形‘拐点’。这个概念在图7中进一步示出，其中123示出了没有静态泄漏、尖锐‘拐点’以及恒定释放压力的理想阀压力曲线。曲线124示出了包括相对较大出口面积的阀的压力曲线，其中所述压力曲线具有宽的有效流速操作范围和相对长的圆形‘拐点’。为了比较，曲线125示出了包括相对较小出口面积的阀的压力曲线，其中所述压力曲线具有较短的有效流速操作范围和相对较短且不那么圆的‘拐点’。
来自出口腔室102的一个或多个出口103提供来自腔室102的流动阻力量并且因此影响腔室中的用来使阀构件从阀座移动的压力量。上文论述了出口的面积的影响。另外，来自出口腔室的出口的长度可以对出口腔室中的压力产生影响。在一些实施例中，出口可以包括在出口腔室的壁中的一个或多个孔口，例如如图2A至图2C所示。在一些实施例中，PRV可以包括从出口腔室延伸的出口管(未示出)。出口管的长度可以提供可能会影响在出口腔室中产生的压力水平的流动阻力。
来自出口腔室的出口的位置也可以影响PRV的气体流动力学。因此，出口的位置可以提供随后可能会影响在出口腔室中产生的压力量的某一流动阻力。出口的形状也可以对PRV的性能产生影响。
如图2A至图2C和图12A的实施例所示，优选地，出口径向地位于阀构件的外周边与阀座和/或入口和/或入口管的外周边之间。将出口定位在阀构件的外周边与阀座之间有助于在出口腔室中抵靠阀构件形成流动路径。在一些实施例中，入口、阀构件、阀座和出口被安排成使得在气体流进入腔室时通过出口腔室的气体流指向阀构件，以便从阀构件经过大于90度的角度进行反射而经由出口离开腔室。在一些实施例中，如图所示，入口被安排成将气体流引导到垂直于阀构件的出口腔室中。进入腔室中的流动方向可以基本上与气体离开出口腔室的流动方向相反(例如，来自出口的流动方向与来自入口的流动方向成约180度)。在一些实施例中，出口位于与阀构件相对的出口腔室的壁中。在一些实施例中，出口排气口103可以具有与入口管101同心的出口管。在一些实施例中，出口排气口可以邻近阀构件的周边定位。替代性地或另外地，在一些实施例中，一个或多个出口排气口103可以设置为穿过阀构件，例如，穿过阀构件的孔口，或者阀构件可以是多孔的。例如，多孔或者在阀座区域外部的阀构件中具有一个或多个孔口。整个阀构件可以是多孔的，从而导致通过阀构件的恒定泄漏流量，即使在阀构件抵靠阀座时也是如此。
此外，出口腔室102的大小可以影响阀的性能。例如，非常大的出口腔室将花费更长时间进行增压，并且因此可以导致具有‘软’打开特性的阀特性。相反，小体积的出口腔室可以更快地增压，从而导致隔膜从阀座更快地升高。在一些实施例中，当阀构件抵靠阀座时，出口腔室可以具有零体积，并且一旦阀构件移动离开阀座，便具有大于零的体积。在零体积腔室中，当阀构件105抵靠阀座104时，阀构件可以靠在腔室102的壁上。所述壁可以是弯曲的或平坦的。在阀构件105升高时，阀构件可以暴露出口孔，使得出口面积根据在出口腔室中产生的压力而可变。替代性地或另外地，在阀构件105升高离开阀座104以允许气体流进入出口腔室102中时，阀构件可以改变来自出口腔室的出口的流动阻力。例如，阀构件与来自出口腔室的出口之间的间隙可以随着阀构件移动离开阀座而改变，以改变通过出口的流动阻力。在优选实施例中，阀腔室具有足够的体积，使得腔室内的气体流的速度基本上小于气体流通过阀座与阀构件之间的间隙的速度。在一些实施例中，腔室内的气体流的速度基本上小于气体流通过来自腔室的出口的速度。
如上文所述，在一些实施例中，入口管108延伸到出口腔室102中，使得隔膜顶接所述管的提供阀座的端部。可以用于调整阀的特性的替代性或另外方式是改变入口管延伸到腔室中的距离和因此隔膜有多拉伸或张紧在阀座上。使隔膜升高离开阀座所需的入口压力与隔膜张紧在阀座上的量直接相关。在一些实施例中，入口管108可以例如以滑动接合可移动地联接到出口腔室102，使得入口管和因此阀座104可以相对于隔膜105和出口腔室102移动以调整隔膜在顶接阀座104时的张力。图11A示出了定位在第一不太延伸位置的入口管，其中隔膜105处于不太张紧状态，并且图11B示出了定位在第二延伸位置的入口管，其中隔膜处于更张紧状态。图8中呈现了延伸到出口腔室中的不同管延伸的实验数据。压力曲线126是入口管处于未延伸位置的PRV的入口压力(Pc)，曲线127是入口管首先延伸超出第一位置的PRV的入口压力，曲线128是入口管延伸超出第一延伸位置的PRV的入口压力，129是入口管延伸超出第二延伸位置的PRV的入口压力，并且曲线130是入口管延伸到超出第二延伸位置的进一步延伸位置的PRV的入口压力。图8示出了对于由入口管延伸到出口腔室中引起的隔膜中的更高张力，实现更大的释放压力。在实践中，入口管相对于腔室102或阀构件105的移动可以通过使腔室102和/或阀构件相对于管移动来实现，即，其中入口管的位置相对于其他系统或阀部件固定。例如，阀构件可以经由螺纹接口装配到腔室，并且调整阀构件在腔室内的位置也调整阀构件对阀座的相对位置。腔室102可以包括用于使阀构件相对于阀座移动的调整机构，例如如图18B的FCPRV所示。
在一些实施例中，入口管可以固定到呼吸气体供应系统。为了调整隔膜和阀座的相对位置，隔膜连同出口腔室一起可以相对于保持在适当位置装配到气体供应系统的管移动。
如上文所述，阀构件可以固定到腔室102并且腔室102可以与入口管108滑动接合，然而，其他配置也许是可能的。例如，在一些实施例中，入口管可以借助于螺纹布置或卡口型装配件而接合在出口腔室中。使用者可以相对于入口管旋转出口腔室，以致使出口腔室和隔膜相对于入口管纵向地行进，使得隔膜进一步压在入口管的顶接端上。调整机构可以提供离散调整步长(例如，与已知的压力设定对应)或没有步长的连续调整范围。
入口管截面面积和/或阀座面积可以影响PRV的性能。例如，较小的入口管面积或阀座面积将导致入口压力作用于隔膜上的较小区域，较小区域需要较大入口压力来使隔膜升高离开阀座。而且，对于隔膜中的给定张力，入口管或阀座的面积与隔膜的总面积之比可以影响PRV的性能；改变隔膜的大小也可以导致张力的变化，从而进一步改变阀性能。
在本文中描述的实施例中，出口腔室中的压力作用在阀构件上的面积大于阀座/入口的面积(当阀构件坐靠在阀座上时入口压力作用的面积)。阀构件的面积越大，由出口腔室中的压力Pb施加在阀构件上的力越大，并且因此出口腔室中的压力对从阀座推动阀构件的影响越大。入口管截面或阀座的形状也可以影响PRV的性能。
可以确定隔膜的材料和/或几何结构以实现特定阀特性。例如，隔膜几何结构、截面形状和面积全部组合以确定隔膜的弹簧常量或张力。此外，隔膜中的张力量可以在制造期间通过在组装PRV的过程中设定隔膜的拉伸量来设定。另外地，如上文关于可移动入口管论述，隔膜抵靠阀座的张紧量影响PRV的性能。
在上文所述的实施例中，阀构件是隔膜。在替代性实施例中，阀构件可以包括柱塞式阀构件。参考图9A至图9C，所示PRV 200包括入口201、出口腔室202、在入口与出口之间的阀座204、以及偏置以抵靠阀座204密封的阀构件205。柱塞式阀构件由偏置构件210(弹簧)偏置以抵靠阀座密封。来自出口腔室的出口203设置在阀构件205的外围与出口腔室的壁206之间。出口203向环境或大气压力开放，即，阀构件朝向其移动的腔室的开口侧或移位侧207可以被称为移位腔室207，并且移位腔室向大气压力开放。PRV 200可以包括壳体206。出口腔室可以被视作壳体的压力侧202，并且移位腔室可以被视作壳体的环境侧207。壳体的压力侧与环境侧之间的边界随着柱塞移动而移位。环境(大气)压力作用在柱塞的非压力侧212上。非压力侧是与柱塞的密封在阀座上的一侧相反的柱塞的那侧。入口201可以包括延伸到出口腔室中的入口管208，例如如参考包括隔膜阀构件的先前实施例所述。
阀构件205被适配用于通过入口处的压力Pc增加高于阈值压力而从阀座移位。压力Pc作用在阀构件上，以便一旦压力Pc达到阈值就迫使所述构件离开阀座204，例如如图9B所示。在构件从阀座204移位时，气体流从入口201流到出口腔室202中，并且随后从出口腔室经由限定在柱塞205与腔室壁206之间的出口203流动。来自腔室202的出口203被配置成使得通过出口203的气体流造成出口腔室202中的压力(背压)Pb，所述压力(背压)作用在阀构件205上以进一步使阀构件205从阀座204移位，例如如图9C所示。随着通过PRV的流量增加，出口腔室中的背压增加，并且阀座204与阀构件205之间的间隙209进一步增加。最终，入口管208中的压力Pc与出口腔室202中的压力PB趋向于相等。随着出口腔室中的压力Pb和入口压力Pc趋向于相等，从入口201到出口腔室的压降减少，并且通过PRV的压降主要是在来自出口腔室202的出口203上。换句话说，通过PRV的压降主要是从出口腔室202到环境。一旦从出口腔室到环境的压降变得显著，PRV的入口处的压力Pc(即，PRV上的压降)便根据‘平方规则’逐渐地增加。因此，图9A至图9C的实施例能够实现上文参考图3至图5描述的特性。
参考图10A和图10B，在替代性柱塞式压力释放阀中，来自PRV的出口可以由穿过阀构件205的一个或多个孔口203b提供(图10A)，或者PRV可以包括来自出口腔室202的出口203c。在图10A和图11B的实施例中，柱塞阀构件205是与出口腔室202的壁206形成滑动密封的活塞。然而，在包括与圆筒壳体呈滑动关系的活塞的实施例中，活塞与圆筒之间可以存在流动路径，例如经由圆筒壁中的通道或者经由活塞的周边中的切口或凹口。活塞与圆筒之间的此类流动路径可以补充穿过活塞的孔口。
上文所述的隔膜阀的其他特征可以同样地应用于柱塞式阀，诸如参考图9A至图10B描述的PRV。例如，弹簧的一端可以相对于腔室202固定，并且入口管208可以相对于腔室202可调整，以改变由弹簧210向柱塞205施加的张力。参考图10A和图10B的实施例，穿过柱塞或穿过腔室的出口孔口203b、203c的面积可以是可调整的。另外地或替代性地，偏置构件(例如，弹簧)的张力或压缩可以是可调整的。在图中，弹簧210被示为承受张力的弹簧(这可以是连接到阀构件的螺旋弹簧或膜片构件或者任何其他弹簧元件)，然而，在替代性实施例中，承受压缩的弹簧可以作用在阀构件的相反侧上(承受压缩的螺旋弹簧、橡胶块或叶片弹簧、或者任何其他弹簧元件)。
图12A示出了原型阀的截面。作为根据所描述的一些实施例的阀的实例，这个阀具有以下尺寸。
阀座直径和/或入口直径20mm。在一些实施例中，阀座直径和/或入口直径可以在5mm至100mm的范围内。应注意，阀座面积被认为是由阀座直径(图13A中的D)限定的面积。因此对于20mm的阀座直径，阀座面积为约315mm2。
因此，对于20mm的阀座直径和60mm的阀构件直径，阀构件面积与阀座面积之比为约9。
隔膜外径60mm。在一些实施例中，隔膜直径可以在10mm至200mm的范围内。
来自腔室的出口的出口面积54mm2、108mm2和162mm2(8.3mm直径的孔口)。孔口不需要是圆/圆形的。这些面积分别对应于提供图3、图4和图5中呈现的数据的阀。在一些实施例中，出口面积可以在12mm2至200mm2的范围内。
对于硅酮隔膜或具有相当性质的材料，隔膜厚度0.3mm。在一些实施例中，隔膜厚度可以在0.05mm至1mm的范围内。
出口腔室的体积32mL。
移位腔室的体积55mL(除非期望限制阀构件，否则这应足够不限制阀构件)。
在一些实施例中，隔膜直径与隔膜厚度之比可以在20至2000的范围内(例如，20mm的隔膜直径和1mm的厚度到200mm的隔膜直径和0.1mm的厚度)。对于10mm的直径和0.5mm的厚度，隔膜直径与隔膜厚度的另一指示性比是50。
在一些实施例中，阀构件105、205面积与入口或阀座104、204面积之比可以在1.2至1600的范围内(例如，20mm的隔膜直径和18mm的入口直径到200mm的隔膜直径和5mm的入口直径)。
在一些实施例中，PRV被适配用于在通过PRV的100L/min的流速范围上维持小于5cmH2O的释放压力范围。
在一些实施例中，PRV可以包括串联的至少两个出口腔室。例如，在一些实施例中，PRV可以包括具有第一出口的第一出口腔室和具有第二出口的第二出口腔室。第二出口腔室接收来自第一出口的气体流。
阀构件通过入口处的入口压力增加高于压力阈值而从阀座移位，以允许气体流从入口流到第一出口腔室。气体流随后从第一出口腔室经由第一出口传到第二出口腔室并且随后经由第二出口离开第二出口腔室。第一出口和第二出口可以各自包括在相应第一出口腔室或第二出口腔室的壁中的多个孔口。通过第一出口和第二出口的气体流导致第一出口腔室中的出口压力(背压)连同入口压力一起作用在阀构件上，以使阀构件从阀座进一步移位。具有串联的两个或更多个出口腔室可以在调谐PRV以实现期望的压力释放曲线方面提供进一步益处。在一些实施例中，由第一出口和第二出口中的每一者提供的出口阻力可以是可调整的，如上文参考单出口腔室实施例所述。
在一些实施例中，PRV可以包括并联的至少两个出口腔室，例如如图2D所示。当阀构件105升高离开阀座104-1时，排气流可以首先流过第一腔室102-1的一个或多个排气出口103-1。当第一腔室中的压力Pb-1累积到阈值时，阀构件随后可以升高离开第二阀座104-2，以便流到第二出口腔室102-2中并且经由第二出口腔室102-2的至少一个排气出口103-2排出。替代性地或另外地，阀可以包括在第一出口腔室与第二出口腔室之间的孔口或流动路径102a。通过第一排气出口103-1的流量在第一腔室102-1中产生作用在阀构件上的背压Pb-1。通过第二排气出口103-1的流量在第二腔室102-2中产生作用在阀构件上的背压Pb-2。
根据上文所述的实施例的PRV可以具有优于现有技术阀的一些益处。在现有技术阀中，在超过压力释放阈值的情况下，并且随着流速增加，系统中的压力将与流量成比例地逐步增加。因此，随着流速增加，患者和系统中的部件可以暴露于越来越大的压力。在根据本文中所述的实施例的PRV中，一旦阀构件升高离开阀座，出口腔室中便产生压力PB并且所述压力作用在阀构件上以进一步减小对经过阀座的流量的约束。这可以具有使PRV上的压降开始增加的点偏移的有利效果。因此，阀的‘有效操作范围’可以在比现有技术阀更大的流速范围上扩展。
在包括隔膜阀构件的实施例中，隔膜具有以与极长的软弹簧类似的方式执行的低弹簧常量。低弹簧常量对于基本上减小通过阀的流动阻力可能是期望的。此外，隔膜在设计方面提供灵活性，例如与使用长弹簧来实现低弹簧常量的阀相比，允许更短长度的阀。
另外地，隔膜有利地同时用作阀构件、阀致动或偏置构件(例如，取代了除阀构件之外对弹簧的需要、以及密封构件。因此，制造成本可以显著地降低，不需要对移动部分进行润滑(这对防止污染有用)，并且隔膜提供承受张力的牢固密封(即使在低张力下)。
在使用中，归因于低隔膜质量(即，隔膜是轻质的)，隔膜的振荡最小。具体地，与具有可能会振荡或震颤/颤动的柱塞式阀构件的现有技术阀相比，隔膜的低质量在隔膜的移动中提供低惯性。另外，低惯性意味着重力和因此取向对阀的操作影响最小。
在本文中描述的一些实施例中，PRV的特性可以调整或调谐。例如，来自出口腔室的出口面积和/或隔膜或偏置构件中的张力(通过例如调整入口管/阀座和阀构件的相对位置)可以进行调整，以调谐阀的性能。可能期望调谐阀，使得阀的压力释放特性在某一范围的流速上大致恒定。可调整性向系统的使用者提供更大灵活性。
在一些实施例中，可以同时调整阀的两个或更多个特征。例如，通过相对于阀座旋拧阀主体的一部分来调整隔膜张力可以同时改变来自阀主体的排气出口的大小。例如，当设定较高压力时，也可以通过增大出口面积来扩展操作流量范围。在进一步实例中，通过移动入口管101以改变阀座的位置来改变隔膜张力可以同时地改变流量约束部152的大小。
在上文所述的实施例中，背压Pb作用在阀构件上。背压由一个或多个排气出口103提供的流量约束部产生。在一些实施例中，排气出口可以足够大，使得在阀构件上产生很小背压或不产生背压，在这种情况下，环境压力在阀座区域外部(图2A)或阀座区域上(图13A)作用在阀构件上。在这样的阀中，使阀构件升高所需的压力由阀构件抵靠阀座的偏置来决定。在包括隔膜阀构件的优选实施例中，隔膜呈现低弹簧常量，使得可以实现相对‘平坦’或‘恒定’的排气压力。此外，在较小阀高度中实现低弹簧常量。在一些实施例中，可以由膜片隔膜使阀构件偏置抵靠阀座，或者阀构件就是或包括膜片/隔膜。这样的阀可以如图12A所示那样配置，但具有较大出口排气孔口103，使得来自排气出口103的流量不会产生背压Pb。
针对可能呈现不同气道流量约束的患者群组(即，成人、婴儿等)，阀可以被调整或设定到‘安全’压力。这可以在制造期间设定或者在使用之前由执业医师设定。进一步，阀特性的调整可以使得阀能够用在其他(非呼吸)系统中。
在一些实施例中，PRV可以被适配成用作压力调节装置，以提供峰值呼气末压力(PEEP)和峰值吸气压力(PIP)，例如以用于婴儿复苏。图1A示出了包括以下项的系统：流量源12、提供患者安全压力极限的可选PRV 100-1、用于向医疗专业人员(例如护士)指示压力的压力计、以及设置在面罩115处或附近的被配置用于提供PEEP和PIP的PRV 100-2。被配置用于提供PEEP和PIP的PRV 100包括可被专业人员(即，用手指)闭塞的至少一个出口排气口103a，以及不可闭塞的至少一个出口排气口103b。排气口103b上可以存在盖子或挡板103c，使得排气口103b无法被专业人员堵塞/闭塞。图1A中提供的流程图阐述了用于将阀调谐或配置用于提供PEEP和PIP的方法。在步骤41处，与面罩115形成面罩密封，并且在步骤42处，针对流量源设定向面罩115提供气体流的输入流速。在步骤43处，专业人员用手指堵塞可接近/可闭塞出口排气口103a，这用来减少因阀构件上的背压而产生的阀的释放压力。随后在步骤44处，调整阀以实现期望的PEEP，例如通过调整阀构件偏置和/或调整不可闭塞的出口排气口103b的大小。在步骤45处，打开出口排气口103a，并且在步骤46处，调整可闭塞的出口排气口103a以实现期望的PIP压力。因此，在使用中，医疗专业人员堵塞可闭塞的排气出口以提供PEEP，并且打开可闭塞的排气口以提供PIP。被适配用于提供PEEP和PIP的PRV可以取代用于这个目的的现有技术装置，例如如国际专利公布WO 03/066146中描述的装置。
在本阀中，来自阀的泄漏可能对阀的操作产生很小影响，因为泄漏将只提供额外出口面积的等效物。因此，泄漏将进一步有助于出口孔的效果，也就是说，来自出口腔室的泄漏将提供离开出口腔室的减小流动阻力并且减小作用在阀隔膜上以进一步‘推动’隔膜背离顶接入口管的背压量。尽管不太可能，但‘泄漏’的实例可以包括在组装期间无意间形成的隔膜的边缘(即，隔膜夹在阀构件的两半之间的地方)周围的小流体通道、或通过阀构件的泄漏、或者通过用于提供压力调整的卡口/螺纹特征的泄漏。
流量补偿压力释放阀(FCPRV)300
可以递送到患者的最大压力和因此流速受到压力释放阀的设定释放压力限制。针对给定的流速，贯穿系统的压降在使用中可以变化。例如，管在使用中可以弯曲、弯折、折叠或挤压，或者不同的患者可以呈现不同的气道约束特性。在管被折叠或挤压或者以其他方式部分地闭塞的情况下，部分闭塞在系统中呈现额外的流量约束。在部分闭塞上形成额外的压降并且通过系统的流速降低。在被配置用于递送特定流速(而不是特定压力)的系统例如高流量系统中，流量源可以增加系统压力以弥补由部分闭塞引起的额外压降，以便维持设定或期望的流速。系统或驱动压力可以增加来维持期望流速的量被PRV提供的释放压力限制。可能期望提供补偿系统中的压降的压力释放阀，使得通过系统的最大流速不受PRV的释放压力限制。这样的阀将扩展可递送到患者的流量范围。因此，在一些实施例中，可能期望具有释放压力依赖于系统中的流速的PRV；在流速增加时，释放压力增加以弥补呼吸系统中的额外或可变压降。在一些实施例中，压力释放阀补偿系统中的压降，使得通过系统的最大流速不受PRV的释放压力限制，同时也确保保护患者免受超压。
图14A和图14B示出了与通过系统的流速成比例地动态调整自身释放压力的流量补偿压力释放阀或装置300(FCPRV)。图15A中示出了FCPRV 300的示例特性。参考图15A，理想释放阀释放压力可以是20cmH2O、由线140指示。呼吸系统(例如图1的系统10)具有由图15A中的曲线141示出的系统压降对流速特性；在通过系统(例如，从流量源到患者和环境)的流速增加时，贯穿系统的压降增加。压降曲线141示出了从FCPRV到鼻插管(没有任何闭塞)的系统压降，或换句话说，指示FCPRV处的压力(Pc)。对于20cmH2O的释放压力，系统可以递送到患者的最大流速是约75L/min、由系统压力对流量曲线141与20cmH2O释放压力线140相交的点指示。如果系统中存在额外的闭塞，那么贯穿系统的压降将增加高于曲线141，并且对于20cmH2O的给定最大释放压力，可递送到患者的最大流速将减小。
在图15A中，压力对流量曲线142示出了如图14A和图14B所示那样配置的FCPRV的示例性压力释放对流量曲线。如图所示，对于图14A和图14B所示的配置，释放压力(曲线142)随增加的流速而增加。在图15A中，释放压力142遵循系统压力对流量曲线141。这指示归因于流动阻力，阀匹配到系统压降。在所示实施例中，压力释放水平恒定地比系统压降高20cmH2O。曲线141与142之间的偏移(图15A中的20cmH2O)是患者可以暴露的最大压力，如下文参考图15B更详细地解释。
图14A和图14B中示出的FCPRV 300包括如先前所述的PRV 100。FCPRV 300进一步包括压力感测机构150，以基于气体穿过FCPRV 300的流速来动态地调整PRV 100排出压力的压力阈值。在所示实施例中，感测机构150包括在FCPRV的主入口151与主出口153之间的流量约束部或流量收缩部152。为便于参考，术语‘流量约束部’在本文中可以用来描述诸如孔板等流量约束部和诸如用于文氏管等的流量收缩部。在操作中，呼吸系统中的气体流通过装置300从主入口151流到主出口153。流量约束部152在压力释放阀100的阀入口101的下游，并且因此感测流向患者或流过阀的主出口的流量。感测机构150还包括感测腔室154和位于感测腔室154中的感测构件155。感测构件155将感测腔室154分成第一腔室154a和第二腔室154b。第一腔室154a与流量约束部152上游的气体流流体连通，例如，第一腔室154a与约束部152上游的主入口151和阀入口101流体连通。第二腔室154与流量约束部152处或流量约束部152下游的气体流流体连通。在所示实施例中，装置包括被配置成文氏管的流量收缩部，其中第二腔室154b经由压力‘接头’或连通管线156与所述收缩部流体连通。然而，在替代性配置中，装置可以包括流量约束部152，例如孔板，并且第一腔室和第二腔室可以分接孔板的任一侧。可以通过任何其他合适的方式产生压力差，例如通过具有已知压降(流量约束部)的可渗透隔膜或过滤器。
因此，由从装置的主入口151传到主出口153并穿过约束部152的气体流引起的最终压降被位于感测腔室154内的感测构件155感测到。为了增加通过呼吸系统的流速，增加由流量源12提供的压力，从而增加PRV入口101处的压力并且也增加感测腔室154的第一腔室154a中的压力，这个压力在图14A中表示为Pc。进一步，在流速增加时，由约束部152产生更大压降，因为气体穿过约束部152的速度增大，并且感测腔室154的第二腔室154b中的压力Pv减小。因此，通过装置300从主入口151到主出口153的增加流速导致感测腔室155上的压力差增加，其中第一腔室154a是感测腔室154的高压侧(更高)并且第二腔室154b是感测腔室154的低压侧(更低)。这导致感测腔室155朝向感测腔室154的低压侧移动、背离压力释放阀100。
感测构件155机械地联接到压力释放阀的阀构件，使得在感测构件155朝向感测腔室154的低压侧移动时，感测构件155将PRV 100的阀构件105推动或偏置抵靠阀座104。因此，感测构件155响应于气体流通过装置300从主入口151流到主出口153的流速而使阀构件105偏置抵靠阀座104。在一些实施例中，感测构件155由机械链接件157联接到阀构件105，所述机械链接件例如是诸如绳或线材(例如尼龙线)等柔性构件或者诸如杆或轴等刚性构件。在一些实施例中，机械链接件能够仅传输张力(例如，线材或分离的轴杆)或者传输张力和压缩两者(例如，轴杆)。
在优选实施例中，感测构件是隔膜155，所述隔膜可以按与先前所述的压力释放阀的阀构件105类似的方式配置，然而感测腔室154中没有阀座或入口管。替代性地，感测构件105可以是气动地分开第一腔室和第二腔室并且根据由流量收缩部或约束部提供的压力差而在感测腔室154内移动的柱塞或活塞。
在包括隔膜感测构件的优选实施例中，第一腔室154a与第二腔室154b之间的增加压力差导致感测隔膜155朝向所述感测构件的低压侧膨胀或扩展，并且经由与阀构件105的机械链接件157，向PRV阀构件105提供张力，如图14B所示，使得由PRV 100提供的释放压力与通过FCPRV从主入口151经过约束部152到主出口153的流速成比例增加。
参考图15B描述FCPRV 300的操作的四个阶段。在由系统压降线141上的点1指示的阶段1中，呼吸系统向患者提供气体流，并且从流量源12提供到FCPRV 300的主入口151的所有(或基本上所有)流从FCPRV 300的主出口153递送到系统。在点1处，向患者提供极低压力或环境压力，因为贯穿系统的所有压力都下降。在例如由使用者上下调整递送到患者的流速时，PRV 100的压力释放阈值沿着压力释放对流量曲线142变化：在流向患者的流速增加时，由感测构件155感测到的增加压力差作用在阀构件105上以增加PRV排气阈值压力142。
对于给定的流速设定(图15B中的90L/min)，在阶段2中，在例如通过患者呼吸导管14的部分闭塞或鼻插管患者接口15的压扁鼻插脚或更重要地患者处的例如在鼻插脚与患者鼻孔之间的堵塞来向系统12引入流量约束的情况下，流速可以瞬间降低。然而，在设定流量系统中，流量源12(迅速地)调整以增加系统中的压力来将流速维持在期望的水平。通过流量源响应的流速下降且随后压力增加以维持FCPRV的设定流速可以基本上瞬间(即，非常快地)发生，并且因此可以忽略。在维持流量时，由FCPRV 300的流量收缩部或约束部152引起的压力差保持恒定，由感测构件155向阀构件105提供的偏置保持恒定，并且因此PRV 100的释放压力阈值保持恒定。然而，在系统压力已经增加(例如，由于患者的气道/鼻孔中的压力增加)时，作用在阀构件105(和感测腔154的高压侧上的感测构件155)上的压力Pc朝向PRV 100的释放压力增加。这种情况由图15B中的竖直箭头2表示。如果保持部分闭塞并且达到均衡状态，那么将导致由图15B中的曲线141b指示的更高系统压力对流量曲线，其中更高系统压力对流量曲线141b与PRV释放压力对流量曲线142之间的偏移较小。例如，对于鼻插脚与患者的鼻孔之间的导致增加的系统压力141b的部分堵塞，在患者的鼻孔中产生的压力是曲线141b与曲线141之间的偏移。
在阶段3中，引入的流量约束部(例如，压扁的导管14或患者鼻孔中的堵塞)增加到某一水平，由此对于给定的流速(图15B中的约90L/min)，维持期望流速所需的系统压力高于流量补偿释放阀的释放压力142。在FCPRV 300处的系统压力(例如Pc)超出流量补偿释放压力142时，PRV 100开始排气，其中提供到主入口151的流的一部分经由PRV 100排出并且流的一部分穿过约束部152并从主出口153传送。流量源维持流向FCPRV的主入口的设定流速。因此，在PRV 100开始排气时，通过收缩部或约束部152的流速降低，并且作用在感测构件155上的压力差降低。这导致由感测构件155经由机械链接件157向阀构件105提供的偏置降低，并且因此PRV 100的压力释放阈值降低。这种情况由图15B中的压力释放对流量曲线142上的箭头3表示。在理想情况下，将达到均衡状态，由此在没有超过压力释放阈值的情况下或在没有超过患者接口处的最大递送压力的情况下，患者接收到尽可能多的流量。
在由图15B中的点4指示的阶段4中，引入到系统的流量约束部可以完全(或基本上完全)堵塞系统，例如导管14被完全闭塞(完全挤压或捏紧)或者患者的鼻孔完全堵塞。递送到FCPRV 300的主入口151的所有流都经由PRV 100排出。在没有流通过系统300从入口151流到出口153，并且因此没有流通过收缩部/约束部152时，第一腔室154a和第二腔室154b中的压力相等并且感测构件155向阀构件105提供最小偏置。压力Pc的变化不会改变感测隔膜155上的压力差。PRV 100如上文关于先前实施例(例如参考图2A至图2C)所述那样在没有感测机构150的情况下操作，但可能因联接到感测构件155而以更高压力阈值操作。在这种状态下，两个隔膜充当串联的两个弹簧。
因此，在堵塞患者鼻孔的情况下，患者可以接收的最大压力是释放压力曲线142与系统压降曲线141之间的偏移，从而保护患者免受超压。例如，在图15B中，这个最大患者压力是20cmH2O。因此，FCPRV提供排气压力阈值，所述排气压力阈值取决于流速但同时设定患者将接收的压力上限。FCPRV 300必须能够排出由流量源12提供的最大流速，以确保FCPRV可以沿着曲线142将系统排气回到零流量流向患者，否则可以产生比所指示的偏移压力更高的患者压力。
FCPRV的上述操作是针对经由诸如不与患者的鼻孔密封的鼻插管等非密封患者结构向使用者提供气体流的系统。这种系统中的气体源可以是压缩气体罐或医院壁式流量计供应、或能够提供足够流速的鼓风机、或者有能力对系统阻力的变化提供快速响应以维持流向系统的设定流量的其他合适源。图1AA中示出了包括流量计12的系统，所述流量计经由FCPRV 300、加湿器17、过滤器5和非密封鼻插管15向患者提供设定流速的气体。这种系统被特别地适配用于提供鼻部高流量治疗。
FCPRV也可以连同流量源一起用在呼吸系统中以提供连续气道正压。图1B-1和图1B-2中示出了包括FCPRV的CPAP系统，并且这种系统中的FCPRV的特性由图1B-3的图表表示。所述系统包括诸如压缩气体罐或医院壁式流量计供应等流量源12、FCPRV 300、加湿器和诸如密封在患者的嘴部和鼻部上的面罩等密封患者接口、以及互连软管或导管。密封面罩具有偏流孔以允许来自面罩的气体偏流冲洗CO2/呼出的气体。在CPAP系统中，将输入流量设定为超过峰值吸气需求和面罩泄漏以及偏流，并且FCPRV被配置用于连续地排出由流量源提供的气体的一部分。由流量源12提供的流速导致PRV处的压力Pc足够使阀构件105升高离开阀座，以允许在正常CPAP治疗期间排出气体的一部分。因此，在CPAP治疗期间的FCPRV处的压力(Pc)是FCPRV排气压力、由图1B-3中的线142指示。在患者吸气时，如图1B-1所示，通过FCPRV的主流动路径并流向患者的流量处于其最高处，从而导致由感测构件155感测到的相对较高压力差，这导致FCPRV的对应较高释放压力。在调谐FCPRV以使得系统流动阻力与FCPRV的排气压力之间存在大致恒定偏移压力时，患者处的压力保持恒定、由图1B-3中的线141和142之间的压力差指示。在图1B-3中，曲线141示出了从FCPRV到患者接口的压降。在吸气期间，在FCPRV处排出相对较低流，并且压力FCPRV朝向图1B-3中的线142上的箭头的右手端。
在患者结束吸气时，通过阀的流减小到等于患者接口处的偏流和/或泄露流的低水平。归因于由低流引起的感测构件处的压力差减小，FCPRV处的排气压力降低。系统压降也因为减小的流量而降低。因此，在FCPRV处排出相对较高流量，并且FCPRV处的压力朝向图1B-3中的线142上的箭头的左手端。朝向线142上的箭头的左手端，被FCPRV的主入口接收的几乎所有流量都在FCPRV处排出，其中只有较小流量因为偏流和/或系统泄漏而离开FCPRV主出口。
在患者呼气时，流量反向通过FCPRV以及如果适用的话，则通过偏流孔/面罩泄漏离开。FCPRV处的呼出反向流量可以导致主入口处的压力增加，所述压力增加抵消因FCPRV文氏管而产生的任何压力减小，并且导致感测构件处的低压力差，从而导致FCPRV处的相对较高流量排出，使得FCPRV处的压力朝向线142上的箭头的左手端。
因此，设定流量气体源可以与如本文中所述的FCPRV一起使用，所述FCPRV被调谐成连续地排气以向患者提供恒定压力。将到达患者的压力(表示为图1B-3中的线141和142之间的差异)维持为沿着线142的阀循环处的压力，如箭头所示。FCPRV处的排气流量的变化导致流向患者的变化流量，以在呼吸循环期间实现恒定的患者压力。
在CPAP系统中，流量源必须能够提供高于最大呼吸流量，否则FCPRV处的压力将降至低于设定排气压力并且到达患者的压力将减小。图1B-3中的竖直虚线指示取决于由流量源提供的最大流量和最小流量的FCPRV的界限，所述最小流量是来自系统的偏流和/或泄露，即，患者接口处的泄漏。FCPRV释放压力在这些边界之间循环。
FCPRV也可以用在呼吸系统中以提供双水平连续气道正压。图1C-1和图1C-2中示出了包括FCPRV的双水平压力系统，并且这种系统中的FCPRV的特性由图1C-3的图表表示。所述系统包括CPAP源气体源12a(即，恒压源CPAP鼓风机)、FCPRV 300、加湿器和诸如密封在患者的嘴部和鼻部上的面罩等密封患者接口、以及互连软管或导管。密封面罩可以具有偏流孔以允许来自面罩的气体偏流冲洗CO2/呼出的气体。FCPRV靠近患者接口定位，使得FCPRV与患者之间存在低流动阻力。
不同于图1B-1和图1B-2的系统，其中FCPRV被调谐成在FCPRV释放压力142与从FCPRV到患者的系统压降141之间实现恒定偏移，在图1C-1和图1C-2的系统中，FCPRV被调谐成使得释放压力曲线142离开系统压降曲线141以用于增加流速，如图1C-3所示。
在患者吸气时，通过FCPRV的流致使感测构件维持阀构件抵靠阀座密封，以便FCPRV不排气，并且向患者提供等于由气体源提供的CPAP压力的呼吸气道正压。这个压力水平由图1C-3中的最上面水平压力线指示。
在患者吸气时，最初经历最大吸气流量并且在患者处实现IPAP。在患者继续吸气时，患者的流速自然地下降并且通过阀的流量因此降低。归因于由通过FCPRV流量约束部的减少流量引起的感测构件处的压力差减小，FCPRV处的排气压力降低，并且FCPRV排出流量。因此，FCPRV处的压力是排气压力，即为图1C-3中的竖直压力轴线与水平IPAP线之间的曲线。
在呼气即将结束时，通过FCPRV到患者的流量进一步减小到等于患者接口处的偏流和/或泄露流量的低水平，并且FCPRV处和因此患者处的压力继续在图1C-3中向左朝向竖直压力轴线移动，并且FCPRV排出来自压力气体源的更多流量。在呼气开始时，没有流通过FCPRV，因为呼气抵消了偏流，并且FCPRV处的压力由图1C-3中的竖直压力轴线处的相交呈现，并且FCPRV继续排出来自系统的流。在患者继续呼气时，FCPRV处和因此基本上在患者处(因为FCPRV靠近患者)的压力是FCPRV的排气压力。因此，FCPRV的排气压力设定双压力系统的呼气气道正压水平。这样的系统可以用于患者复苏，例如婴儿复苏。
以吸气开始并以呼气结束的呼吸在图1C-3中从右向左移动。图1C-4中指示了在多个呼吸中患者接口处的压力的表示，其中时间轴从右到左延伸。
图1C-5中示出了被配置用于双水平压力治疗的进一步系统，其中图1C-1和图1C-2的系统中CPAP恒压源已经替换为与FCPRV 300组合的流量源12，以实现如上文参考图1B-1和图1B-2针对CPAP系统描述的恒压源。
被调谐或配置用于在双水平压力系统中使用的FCPRV还可以被配置成当流向患者的流发生故障时，例如在流量源或压力源变得不可操作的情况下，作为防窒息阀操作。EPAP压力水平可以被设定用于特定流通过FCPRV流向患者(即，在偏流水平上传送)并且还允许患者在没有流通过FCPRV流向患者的情况下进行呼气。
FCPRV也可以连同流量源一起用于在外科吹入中提供连续气道正压。图1D中示出了外科吹入系统。所述系统包括诸如压缩气体罐或医院壁式流量计供应等流量源12、FCPRV300、加湿器17、用于将加湿气体流从系统提供到患者的腹腔的套管针215、以及用于气体流离开腹腔的过滤器216。设定流量源与FCPRV的组合提供恒定压力，如上文针对CPAP系统和密封患者接口参考图1B-1所述，其中流量特性如图1B-3所示。
FCPRV也可以用在呼吸系统中作为防窒息阀。图1E-1和图1E-2中示出了包括FCPRV作为防窒息阀的通气或CPAP系统。所述系统包括CPAP源气体源(即，恒压源CPAP鼓风机)或呼吸机，所述呼吸机用于经由诸如密封在患者的嘴部和鼻部上的面罩等患者接口将气体流提供到患者。密封面罩具有偏流孔以允许来自面罩的气体偏流冲洗CO2/呼出的气体。FCPRV300优选地靠近患者接口定位，使得FCPRV与患者之间存在低流动阻力。在治疗期间，呼吸机或CPAP气体源提供连续正压力或交替的双水平压力。阀被调谐成在正常吸气时段的至少一部分期间保持关闭。当患者呼气时，阀进行操作，如上文参考图1C-2针对双水平系统所述。替代性地或另外地，可以提供呼吸分支。在呼吸机或CPAP源出故障或停止运行的情况下，CPAP源或呼吸机流动路径打开以允许患者通过呼吸机/CPAP源、递送导管和患者接口来‘拉动’呼吸气体，如图1E-1所示。由于FCPRV靠近患者接口，因此与从FCPRV到CPAP源或呼吸机的流动阻力(R2)相比，从患者到FCPRV的流动阻力(R1)较低。因此，当患者呼气时，患者的呼出气中的大部分从FCPRV排出，如图1E-2所示。现有技术呼吸系统可以包括防窒息阀，例如在患者接口处的阀。现有技术防窒息阀可以包括在缺少压力的情况下打开的瓣阀装置，并且这样的阀可以受重力影响，具体取决于面罩的取向。根据本发明的FCPRV不受重力或取向影响。
图1F-1和图1F-2中示出了用于提供双水平压力或对于呼吸暂停(即，不是自主呼吸)的患者作为呼吸机系统操作的另一系统配置，并且这种系统中的FCPRV的特性由图1F-3的图表表示。所述系统包括诸如压缩气体罐或医院壁式流量计供应等流量源12、FCPRV300、加湿器17和诸如密封在患者的嘴部和鼻部上的面罩、或喉罩气道(LMA)或气管内插管等密封患者接口115、以及互连软管或导管。密封面罩115可以具有偏流孔以允许来自面罩的气体偏流冲洗CO2/呼出的气体。FCPRV靠近患者接口定位，使得FCPRV与患者之间存在低流动阻力。然而，FCPRV可以定位在加湿器的上游或系统中的任何地方。
在图1F-1和图1F-2的系统中，FCPRV以与在系统中用于提供恒定压力的FCPRV大致相同的方式运行，如上文针对图1B-1、图1B-2和图1B-3的CPAP系统所述。在图1F-1和图1F-2的系统中，FCPRV被调谐成连续地排气，使得FCPRV处的压力是排气压力，并且患者压力等于FCPRV排气压力减去从FCPRV到患者的系统压降，即，图1F-3中的曲线142与141之间的差异。然而，不同于1B-1和1B-2的系统，其中FCPRV被调谐成在FCPRV释放压力142与系统压降141之间实现恒定偏移，在图1F-1和图1F-2的系统中，FCPRV被调谐成使得释放压力曲线142离开系统压降曲线141以用于增加流速，如图1F-3所示。因此，在FCPRV处的系统压力沿着图1F-1中的压力流量曲线142来回地循环时，到达患者的压力在相对较低压力P1与相对较高压力P2之间循环。如参考图1B-3所述，在患者吸气时，流向患者的流量处于其最高处，从而导致由感测构件155感测到的相对较高压力差，这导致FCPRV的对应较高释放压力。在FCPRV处排出相对较低流量，并且FCPRV处的压力朝向图1F-3中的线142上的箭头的右手端。在患者结束吸气并开始呼气时，FCPRV压力朝向图1F-3中的释放阀压力曲线142上的箭头的左手端移动。归因于发散的FCPRV压力曲线，患者在吸气期间接收更高压力而在呼气期间接收更低压力，以帮助通气。发明人还发现，通过在感测构件155与主气体流动路径158之间提供显著气动联接件，FCPRV可以被迫以相对快速响应配置操作，使得FCPRV处的压力迅速地在吸气压力P2和呼气压力P1跳转，这对于使呼吸暂停患者通气特别有用。下文参考图27E和图27F更详细地论述感测构件与主气体流动路径的气动联接。
如参考图1F-1至图1F-3描述的被配置用于双水平压力的FCPRV也可以连同婴儿复苏PEEP/PIP装置一起使用，例如如国际专利公布WO03/066146中描述的装置。FCPRV 300被调谐成连续地排气，如上文所述。为了提供峰值呼气末压力，医疗专业人员在患者接口(面罩)处堵塞复苏装置(例如，费雪派克医疗保健(Fisher and Paykel Healthcare)的装置)上的排气出口。这用来增加流动阻力，从而致使FCPRV释放压力减小，使得FCPRV进行排气以减小流向婴儿的流量来实现峰值呼气末压力(例如，图1F-3中的P1)。为了提供峰值吸气压力，医疗专业人员打开/>装置上的排气出口，从而减小FCPRV处的释放压力，例如以实现图1F-3中的压力P2。为了将FCPRV调谐用于这个用途，密封患者接口面罩并设定来自流量源的输入流速。使/>排气口闭塞并且例如通过调整阀构件偏置来调整FCPRV，以实现期望的PEEP。随后打开/>排气口并进行调整以实现期望的PIP压力。
在一些实施例中，流量补偿压力释放阀300可以在正常操作条件期间，例如在没有向系统添加任何额外的流动阻力(诸如闭塞导管)的情况下匹配到系统的压降。图15B和图1B-3中示出了此类装置的特性。这确保阀释放压力始终从系统上的压降偏移，例如如图15B所示，由此压力释放线142比系统压降线141高恒定的20cmH2O。
在一些应用中，系统压力对流量曲线141与压力释放对流量曲线142之间可能不存在恒定偏移，例如如上文参考用于双水平压力系统的图1C-3和用于呼吸机系统的图1F-3所述。
图17提供了设定流量非密封患者接口系统的FCPRV特性的又一实例，其中系统压降141与FCPRV释放压力142之间不存在恒定偏移。在图17中，曲线143和144指示没有匹配到系统压降的FCPRV释放压力。上方的线143示出了随流量增加而逐步地增加的动态调整释放压力。这样的特性对于补偿诸如弯曲等预期部分回路闭塞可能是期望的。下方的线144示出了随流量增加而逐步地减小的动态调整释放压力，其最终与由FCPRV 300感测到的系统压降(Pc)相交。在这种情况下，系统被限于递送大致105L/min的流量，更高的流量将导致FCPRV经由出口排气口排出流量。如果无法匹配系统流动阻力，则这是现实选择。例如，在提供单阀配置以用于各自具有不同流动阻力的一系列不同系统的情况下，将阀匹配到这些系统的流动阻力可能不可行。因此，低曲线维持安全压力但限制流量，这在流量限制大于期望治疗流速的情况下是可接受的。在任一情况下，未匹配的释放压力对流量曲线143和144可能不如匹配的曲线142理想。在一些实施例中，可能期望随着流量从FCPRV的入口到出口增加而逐步地降低的动态调整释放压力。在递送的流量增加时，系统中的压力增加(即，压力流量曲线141)。如果系统中的压力保持增加，那么系统部件最终可能会因超压而出故障(诸如密封件、加湿器腔室、管或回路连接部等)。因此，期望提供某一上限来保护系统。更重要地，曲线144与压力流量曲线141相交的点提供压力上限，以限制流向患者的流量并且因此将患者压力限于安全水平。压力流量曲线141对于不同系统将不同。例如，与婴儿插管相比，具有成人插管的系统将具有较少流动阻力。因此，具有婴儿插管的系统的压力流量曲线将比具有成人插管的系统的压力流量曲线‘更陡’。因此，必须确定特定系统的系统压降特性以确定FCPRV的适当上限(即，压力释放对流量阈值曲线142的形状需要进行调谐以使得压力释放对流量曲线142与特定系统的系统压力对流量曲线141在期望的压力上限处相交)。
与FCPRV的配置相关的许多因素会影响FCPRV的操作特性。例如，由于流量约束部152文氏管或孔负责由感测构件155感测到的压力差，因此释放压力对流量曲线142的形状可以由文氏管喉部或孔直径的大小确定。
为了调谐释放压力特性，FCPRV 300可以配备以下描述的可变特征中的任一者或多者。
流量补偿压力释放阀装置300可以用在已知流动阻力的系统中。在这样的情况下，文氏管或孔可以具有固定大小并被确定与特定系统的已知流动阻力的系统一起使用。
替代性地，在将采用FCPRV的系统是未知的情况下，FCPRV可以配备可调整文氏管或孔(例如，可调整面积和/或长度)，以便允许使用者将FCPRV‘调谐’到特定应用。例如，FCPRV 300可以配备一系列不同孔板，每个孔板具有不同大小的孔。孔板是可互换的，每个孔板具有已知阻力。例如，鼻部高流量系统可以在‘成人’插管与‘儿科’插管之间交换。每个插管呈现不同的已知流动阻力。一个孔可以例如将流量补偿压力释放阀‘调谐’到被配置用于‘成人’插管的系统，并且另一孔将流量补偿压力释放阀‘调谐’到被配置用于‘儿科’插管的系统。不同孔可以位于可滑动板上，其中可滑动板可以将相应孔滑动到流量补偿压力释放阀的流动路径中。可以使用用于调整文氏管喉部或孔/流量约束部的其他方式。例如，可以提供大小被确定成最大流量约束部(即，最小孔大小)的孔，并且这可以被钻出以实现更大孔大小/更小流量约束部。替代性地，可以提供较大孔大小，并且可以提供各自具有更小孔大小的一个或多个插入件以装配到较大孔中或邻近较大孔装配。流量约束部可以由阀装置提供，例如闸门阀式装置。对于闸门阀式装置，阀可以具有螺纹调整，以移动阀的闸门来调整流量约束部的大小。螺纹可以提供很多匝以提供相对精细的调整来实现FCPRV的精确调谐。替代性地或另外地，可以提供一系列不同的患者接口，每个患者接口具有相同的流动阻力，使得一系列接口中的所有患者接口都可以与同一FCPRV设置一起使用。例如，可以向所述系列中的每个患者接口提供流量约束部，使得每个患者接口具有相同的总流量约束。流量约束部可以由过滤器、孔、管的窄区段或任何其他合适的装置提供。
在一些实施例中，FCPRV可以包括串联和/或并联的一个以上流量约束部。在一些实施例中，流量约束部可以被配置用于在通过所述约束部的第一流动方向上提供第一流动阻力并且在通过所述流量约束部的第二相反流动方向上提供第二流动阻力。例如，流量约束部可以包括成角度的引入部以将流引导或传送到孔中，这具有使孔更大的效果。成角度的引入部提供使负流量响应平缓的益处。在一些实施例中，流量约束部152可以包括成角度的引出部，通过缓慢地引导来自孔的流，这也具有使孔更大。这具有使正流量响应平缓的益处。一般来说，对于流量响应，引出部比引入部具有更大影响。引入部可以特别有益于双水平PAP，因为引入部在患者呼气(负流量)时变成引出部。
系统中的流动阻力对FCPRV的影响还可以取决于FCPRV在系统中的位置。因此，FCPRV优选地被调谐用于系统内的特定位置。在加湿的系统中，FCPRV优选地在加湿器的上游定位在系统中，以避免FCPRV中的冷凝可能性。然而，FCPRV可以定位在系统中的其他地方，例如在加湿器的下游。
图18示出了用于如本文中所述的流量补偿压力释放阀的调谐方法。在步骤160处，对系统进行压力测试以确定系统流量(例如，递送到患者的流量)对系统的压降响应曲线。在步骤161中，例如通过向系统压力对流量曲线添加偏移压力来确定期望的释放压力对流量曲线。在步骤162处，将根据本文中所述的实施例的FCPRV安装在系统中。在步骤163处，向FCPRV 300下游的系统逐步地添加流量约束，并且在一定范围的流速上确定最终释放压力。在步骤164处，将实际压力释放对流量曲线与期望曲线进行比较。在步骤165处，如果实际曲线不匹配期望曲线，那么调整流量约束部的大小，并且再次重复步骤163和164，直到实现期望的压力释放特性，在这时，在步骤166处已经成功地调谐FCPRV。流量约束部可以在连续状态下动态地调整，即，孔中的锥形塞可以前后移动以连续地改变约束部，或者改变阀的位置，例如具有由螺纹调整驱动的闸门的闸门阀，如上文所述。
替代性地或另外地，可以通过调整上文关于PRV 100、200描述的特征中的任何一者或多者来调整排气压力阈值。例如，可以例如通过调整阀入口管108与阀构件105的相对位置或者排气出口103的大小来调整阀隔膜105中的张力。在PRV 100中，排气出口的大小决定了如图3至图5和图7所示的压力释放阀释放压力对流量曲线的形状，并且因此确定了一系列流速上的排气压力阈值。当系统完全被堵塞/闭塞时，FCPRV作为先前所述的PRV 100操作，除了感测构件可以向阀构件105提供一些额外偏置之外。另外，由感测构件155向阀构件105提供的偏置力可以是可调整的。例如，感测构件与阀构件之间的机械链接件157的长度可以是可调整的，较短长度的链接件会增加偏置力和因此排气压力。
图18A至图18C中示出了用于调整释放阀排气压力的进一步调整机构。在一些实施例中，如图18A所示，移位腔室107可以与周围环境密封或可与周围环境密封。在所示实施例中，FCPRV配备用于改变移位腔室内的压力的装置107a。这样的装置也可以配备PRV 100(即，不是流量控制的PRV)。例如，装置107a可以是脚踏操作或手动操作泵，以增加或降低移位腔室中的压力。移位腔室的有效体积可以包括移位腔室107a的体积和装置107a的体积。例如，装置107a可以是充气注射器或其他圆筒和柱塞装置、或者充气袋/气囊。通过减小装置的体积，移位腔室的起效体积减小，从而导致移位腔室107中的压力增加。移位腔室中的压力改变会改变FCPRV的PRV的释放压力，增加的移位腔室压力会增加释放压力并且降低的移位腔室压力会降低释放压力。装置107a应被适配成不使阀构件升高离开阀座104，除非这是期望的。压力调整装置107a可以位于移位腔室处，即，在FCPRV上，或者可以是远程的、经由软管或导管连接到移位腔室。装置107a可以用手或脚调整，或可以由机电器件驱动，诸如螺线管，或者可以是电驱动机械泵。PRV 100还可以配备重置装置107b以将移位腔室压力重置到环境压力。重置装置可以手动或电动操作的释放阀，诸如提升阀或其他类似装置。在图18A中，示出无流量状态下的FCPRV 300，其中阀构件105通过移位腔室的压力而偏置抵靠阀座104。
在一些实施例中，阀构件104与阀座的相对位置可以是可调整的，以调整释放压力。如先前所述，阀入口到阀座的位置可以是可调整的。替代性地或另外地，在一些实施例中，阀构件到阀座的位置是可调整的。如图18B所示，阀构件可以由壳体部分支撑，并且壳体部分相对于入口的位置是可调整的，例如经由移位腔室107壳体与出口腔室102壳体之间的螺纹装置102a。替代性地或另外地，感测构件155可以相对于阀入口可调整，以调整由感测构件提供的用于使阀构件抵靠阀座的偏置。例如，感测腔室壳体可以包括螺纹装置，以移动感测构件与阀座104的相对位置。使用者可以例如通过用手转动壳体部分来操作螺纹装置，以调整释放压力。壳体可以提供与释放压力设定相关的壳体位置的指示。
如先前所述，连接在感测构件与阀构件之间的机械链接件157可以是长度可调整的。在一些实施例中，可以在FCPRV的使用期间调整机械链接件的长度。例如，如图18C所示，在一些实施例中，机械链接件可以包括第一部分157a和第二部分157b以及在第一部分157a与第二部分157b之间的螺纹接合部157c，以调整链接件157的总长度。可以提供控制手柄或旋钮157d以允许使用者使一个部分157a相对于另一链接件部分157b旋转，以便经由螺纹接合部157c来调整链接件157的总长度。
在一些实施例中，FCPRV可以包括或提供压力上限。压力上限可以对应于系统的安全压力上限，以保护系统部件。压力上限可以通过限制感测构件的行进量来设定，例如，限制感测构件的变形或者限制感测柱塞或活塞的行进量。限制感测构件的行进量会限制感测构件可以向阀构件提供的张力量，进而在通过FCPRV的流量约束部的流速对阀构件的影响方面提供上限。在一些实施例中，第二腔室可以限制感测构件的变形或者限制感测柱塞或活塞的行进。例如，一旦感测隔膜膨胀抵靠第二腔室的壁，所述隔膜就可以被限于最大膨胀配置。或者，感测活塞或柱塞的最大行进可以通过活塞或柱塞撞击第二腔室的壁或者第二腔室中的机械止动件(例如，从第二腔室的壁延伸的肩部或突起，如由图21中的项271表示)来设定。替代性地，可以提供机械止动件以接合感测构件与阀构件之间的机械链接件157、257。图14A和图14B中提供了这个实施例的表示，其中从FCPRV的壁突出的肩部272被适配用于接合由机械链接件上的凸缘或突起273提供的肩部，以限制感测构件的移动。
图19中表示了限制感测构件或机械链接件的行进的效果。在递送到患者的流速增加时，贯穿系统141的压降增加，并且感测构件上的压力差增加，使得FCPRV的释放压力142增加。然而，一旦感测构件的行进达到最大行进，流速的任何进一步增加和感测构件上的最终增加的压力差的效果不会传输到阀构件，并且因此释放压力达到最大压力。在图19中，最大释放压力由线145指示，并且小于50cmH2O。
图19中示出的概念(即，将感测构件的行进或变形限制为最大水平)可以是有利的，因为不管与FCPRV一起使用的系统的类型如何或独立于所述系统的类型，都可以实现最大系统压力极限。手动地设定最大系统压力将需要了解通过系统的流动阻力，然而，如所述的配置允许独立于与FCPRV一起使用的系统的类型来限制系统压力。
在一些实施例中，机械链接件只在压缩下操作，例如通过与阀构件或感测构件或者阀构件和感测构件两者分开。图16A至图16C中呈现的示意图示出了这样的实施例，其中机械链接件157的端部没有联接到阀构件105和感测构件155。在没有气体流通过阀158的主流动路径(即，零流量进入FCPRV入口151)的情况下，机械链接件157的一端支承抵靠阀构件105并且机械链接件157的另一端支承抵靠感测构件。机械链接件的长度大于阀构件与感测构件之间的在处于它们未偏转状态时的距离。阀构件比感测构件具有更高偏置，使得阀构件支承抵靠阀座104。例如，在包括隔膜阀构件和隔膜感测构件的实施例中，阀构件隔膜比感测构件隔膜具有更高张力，使得阀构件抵抗感测构件的偏置而偏置抵靠阀座。在通过FCPRV从入口151流到出口153的流量增加时，感测构件上的压力差增加，这作用于感测构件的偏置以减小由机械链接件157向阀构件施加的力。随着流量继续增加，由机械链接件向阀构件提供的力逐步地减小，并且因此释放压力逐步地增加。图16B示出了通过主流动路径和流量约束部152的流量已经减小了由机械链接件157施加到阀构件105的力的阀状态，其中机械链接件支承抵靠阀构件105和感测构件155两者。随着流量继续增加，感测构件偏转，使得机械链接件失去与感测构件155、阀构件105或两者的接触。图16C示出了高流量状态，其中链接件不再与阀构件和感测构件接触。在这个阶段，感测构件的偏置不再经由机械链接件向阀构件105提供任何力。因此，超出预定流量阈值后，释放压力仅由阀构件抵靠阀座104的偏置决定，其中FCPRV充当没有流量补偿的PRV。阀构件抵靠阀座的偏置设定不考虑流速的系统的压力极限，由图16D的流量对压力曲线中的水平虚线指示。如图16D所示，释放压力逐步地增加以用于增加流量，直到机械链接件与阀构件和感测构件中的一者或两者的接触丢失(如图16C所示)，在这时达到压力极限，如由阀构件的偏置设定。
在将流量约束部引入到FCPRV下游的系统(例如，部分折叠的导管)的情况下，流量源(图1AA中的12)维持流向FCPRV的设定流量并且FCPRV处的压力Pc增加，而感测构件上的压力差没有对应增加。在这种情况下，压力Pc增加直至达到释放压力，由图16D中的竖直线指示，其中感测构件、机械链接件和阀构件在某一方向上移动，由此阀构件升高离开阀座以经由出口腔室和出口排气开口103来排出流。
图16A示出了FCPRV下游的完全堵塞导致向FCPRV入口151提供的所有流经由PRV排气出口103排出的情况。
在一些实施例中，阀构件通过隔膜阀构件或偏置弹簧构件中的张力而偏置抵靠阀座，例如如参考图9A和图10A所述。进一步偏置量(正或负)由感测构件经由机械链接件来提供，以改变使阀构件升高离开阀座所需的压力。在一些实施例中，不同于通过感测构件提供的偏置，阀构件不偏置抵靠阀座，例如如图23A所示。隔膜阀构件可以不拉伸在阀座上，使得隔膜不偏置抵靠阀座，直到它被感测构件拉到与阀座接触。在一些实施例中，感测构件向阀构件提供正偏置，即，感测构件将阀构件拉向阀座。在一些实施例中，如参考图16A至图16D所述，感测构件向阀构件提供负偏置，即，感测构件推动阀构件离开阀座。除非上下文另外指明，否则阀构件抵靠阀座的偏置或使阀构件偏置抵靠阀座意图是指由阀构件隔膜或由弹簧元件或由感测构件经由机械链接件提供的阀构件抵靠阀座的总偏置。
图14A和图14B的图示示出了FCPRV的一个可能配置。在这个安排中，阀入口101和感测腔室154的第一腔室154a经由‘T’形件连接到主流动路径158，所述主流动路径包括主入口151、主出口153和流动阻力152，其中T形件的支脚连接到主流动路径并且PRV 100和感测腔室154相对地安排在‘T’形件的顶部的每一侧处。
图20中示出了流量补偿压力释放阀的替代性实施例。与图14A和图14B的配置相比，图20的实施例被配置用于单阀单元400，所述单阀单元占据较少空间并且在外观方面更美观。
在图20中，阀主体110形成感测腔室154的第一腔室154a和出口腔室102。第一腔室154a和出口腔室102被壁106b分开。主入口151和主出口153形成于主体110中或与主体一起形成以与第一腔室154a直接连通，使得从主入口151传送到主出口153的气体流穿过第一腔室154a。孔152在主出口153处设置在主体110的壁106中，并且压力接头156设置在出口中和/或孔的下游以与第二腔室154b连通，所述第二腔室由附接到主体110的端部的帽110a提供。第一腔室154a和第二腔室154b形成感测腔室154，其中感测构件155在所述感测腔室中。在所示实施例中，感测构件155是固定在形成第二腔室154b的帽110a与形成第一腔室154a的主体110之间的隔膜。阀入口管108从第一腔室154a延伸到出口腔室102中，并且入口管的端部104提供阀座104，阀构件105抵靠所述阀座进行密封。阀构件105利用附接到主体110的第二帽110b固定到主体110。出口孔103设在主体110的形成出口腔室102的壁106中。阀构件105和感测构件155由刚性杆157联接。
图21是类似于图20的FCPRV 500的实施例的自由体图，然而，感测构件155是在形成感测腔室154的圆筒内移动的活塞280。在这个实施例中，阀构件105是隔膜。
图22示出了FCPRV 600的进一步替代性实施例。图22的实施例类似于图20的实施例，然而在图22中，阀构件205不是隔膜而是非密封柱塞205，这意味着柱塞不与出口腔室202的壁206形成密封。在这个实施例中，阀构件205类似于参考图9A至图9C描述的阀构件。在图22中，阀构件205与感测构件155之间的机械链接件257具有可调整长度，例如可以包括伸缩部分。除了源于第一腔室154a与第二腔室154b之间的压力差的力之外，链接件的长度调整会调整感测构件155向阀构件205提供的力的量。从主入口151到主出口153的流量是经由导管167。导管167与第一腔室154a相交(例如，导管可以与第一腔室相切)，使得从主入口到主出口的气体流经由第一腔室154a的壁中的开口170而与第一腔室154a连通。连通管线(未示出)可以经由短管(nipple)159或其他合适的连接从流量约束部的下游侧(诸如孔或文氏管等流量约束部在开口170的下游)连接到第二腔室154b。
图23A和图23B中提供了图22的FCPRV的示意图。图23A展示了无流量或低流量配置，其中感测隔膜上没有压力差或有较小压力差。图23B展示了增加流量或高流量配置，其中感测构件上存在压力差，使得感测构件155朝向感测腔室的第二腔室154b变形。感测构件的变形引起感测构件经由机械链接件257使密封构件205偏置抵靠阀座204。图23A示出了感测隔膜155从在处于无流量或低流量配置时的中性(未变形或未拉伸)状态变形。这个变形是初始变形或预加载，其向阀构件205抵靠阀座204提供初始或最小偏置力，例如如上文针对根据一些实施例的PRV 100所述。
图24示出了FCPRV 700的进一步替代性实施例。FCPRV具有主入口251和主出口253，以用于接收来自气体源的气体流并将气体流递送到系统，例如图1的呼吸系统12。PRV100用于释放高于压力阈值的压力，并且在所示实施例中，包括隔膜阀构件105和如参考先前实施例所述的其他特征，包括阀入口101、出口腔室102和阀座104。来自出口腔室102的排气出口(例如，图2A中的排气出口103)在图24中看不见，但设置在出口腔室102的壁206中。FCPRV 700包括感测机构，以基于气体流从主入口251传送到主出口253的流速来调整PRV100的压力阈值。感测机构包括感测腔室254与位于感测腔室254中的感测构件255。FCPRV700的主体210形成感测腔室254和出口腔室102两者，其中分隔壁206b分开这两者。
不同于先前描述的实施例，在图24的实施例中，从主入口251到主出口253的气体流通过感测腔室254从第一腔室254a流到第二腔室254b，其中主出口253来自第二腔室254b。感测构件255是非密封柱塞，意味着柱塞不与感测腔室的壁206c形成密封。感测柱塞255由机械链接件257机械地联接到阀构件105。在所示实施例中，链接件257包括长度可调整的两个伸缩构件。柱塞255的外周边与感测腔室的壁206c之间的环形间隙252对从主入口到主出口的气体流提供约束。另外地，在一些实施例中，柱塞可以包括穿过柱塞的孔口(未示出)，使得穿过柱塞的孔口和柱塞与腔室壁之间的环形间隙252提供期望的流动阻力。在替代性实施例中，柱塞可以是活塞，例如，与感测腔室的壁形成密封，但具有穿过活塞的一个或多个孔口，从而提供流量约束部252。间隙或流量约束部252在阀入口101的下游，因为阀入口101先接收来自主入口251的气体流，然后气体流穿过流量约束部252，或换句话说，阀入口101在流量约束部252的上游，因为阀入口101没有经历由约束部252产生的压降。在流量穿过环形间隙252时，产生压降，使得柱塞255的下游侧254b上的感测腔室中的压力低于柱塞255的上游侧254b上的感测腔室254中的压力。感测构件255的上游侧可以被称为感测腔室254的第一腔室254a，并且感测构件255的下游侧可以被称为第二腔室254b；感测柱塞255将第一腔室254a与第二腔室254b分开，但不气动地分离这两个腔室，因为气体流从第一腔室传送到第二腔室。第一腔室254a与由感测构件255和感测腔室壁206c之间的间隙提供的流量约束部252上游的气体流流体连通，并且第二腔室254b与由感测构件255和感测腔室壁206c之间的间隙252提供的流量约束部252下游的气体流流体连通。感测构件255上的压力差导致感测构件255移动离开阀入口101，具体取决于气体经由感测腔室254从主入口传送到主出口的流速，并且经由链接件257使阀构件101偏置朝向阀座104。
图25A和图25B中提供了图24的FCPRV的示意图。图25A展示了无流量或低流量配置，其中感测柱塞255上没有压力差或有较小压力差。图25B展示了增加流量或高流量配置，其中感测柱塞上存在压力差，使得感测柱塞255被迫朝向感测腔室的第二腔室254b。感测柱塞的移动导致感测柱塞经由机械链接件257使密封构件105偏置抵靠阀座104，其中通过FCPRV从主入口251到主出口253的流量穿过由柱塞255与感测腔室254的壁之间的环形间隙252提供的流量约束部。
图26A和图26B中提供了类似于图24的FCPRV的示意图。在这个实施例中，感测构件是与感测腔室的壁形成密封的活塞280。活塞包括孔口281。孔口281对通过感测腔室的流量提供约束。图26A展示了无流量或低流量配置，其中感测活塞280上没有压力差或有较小压力差。图26B展示了增加流量或高流量配置，其中感测活塞上存在压力差，使得感测活塞255被迫朝向感测腔室的第二腔室254b。感测活塞的移动导致感测活塞经由机械链接件257使密封构件105偏置抵靠阀座104，其中通过FCPRV从主入口251到主出口253的流量穿过由穿过活塞280的孔口281提供的流量约束部。此外，在包括与圆筒壳体254呈滑动关系的活塞感测构件255的实施例中，活塞255与圆筒254之间可以存在流动路径，例如经由圆筒壁中的通道或者经由活塞的周边中的切口或凹口。活塞与圆筒之间的此类流动路径可以补充穿过活塞的孔口。在进一步实施例中，图26A和图26B的安排可以利用隔膜感测构件(其中孔口穿过隔膜)或通过使用多孔隔膜来实现。可以提供穿过机械链接件和贯穿感测构件的孔口的流动路径，例如具有端部延伸穿过感测腔室的中空机械链接件。
在一些实施例中，FCPRV包括外部壳体或壳体封闭件，以封闭FCPRV的诸如隔膜105、155等部件。图27A和图27B展示了包括壳体180的FCPRV 800。壳体封闭阀构件105和感测构件155。FCPRV具有主体110。在一些实施例中，主体提供或形成出口腔室102和感测腔室154的第一腔室154a。在一些实施例中，主体还包括主入口151和主出口153，例如在一体形成的主体110中。图28A和图28B中示出了图27a所示的实施例的主体110。在一些实施例中，壳体180包括组装在一起的两个部分180a、180b(例如，两个半部)。两个壳体半部可以利用互补舌槽装置或者使用螺纹或螺栓装置固定在一起，或者可以焊接在一起，例如超声焊接或任何其他合适的方法。例如垫圈等密封构件可以设置在两个壳体部分之间，然而密封件可能是不必要的，因为环境压力存在于壳体的内部和外部。主体110和阀以及感测构件接纳在两个壳体部分内并由其封闭。在一些实施例中，壳体部分中的一者180a(第一壳体部分)提供移位腔室107，阀构件从阀座104移位到所述移位腔室中。在一些实施例中，壳体部分中的一者180b(第二壳体部分)提供感测腔室154的第二腔室154b。在一些实施例中，阀构件和/或感测构件还提供或充当密封构件，以密封出口腔室102或感测腔室的第一腔室154a。例如，壳体(例如，第一壳体部分180a)包括从壳体的侧壁向内延伸的环形构件182。环形构件182支承抵靠阀构件105(膜片)的周边部分，使得阀构件夹在壳体与主体110之间，以将出口腔室102与环境或移位腔室107密封(但这是对于可以穿过阀构件设置的任何流动路径)。主体可以包括环形肩部或凸缘183，以及夹在主体环形凸缘与主体环形构件之间的阀构件。在一些实施例中，阀构件可以包括接纳环形凸缘183的外边缘的径向向内地面向的通道或凹槽。壳体环形构件182和环形构件182的径向向内的壳体壁形成移位腔室。环形构件182和主体凸缘183可以是圆形或其他形状。感测腔室的第二腔室154b可以类似地形成，其中主体110包括环形凸缘184并且壳体包括从壳体180的侧壁延伸的环形构件182，并且其中感测构件被捕获/夹在它们之间。
在一些实施例中，主体110被夹紧在两个壳体部分之间。如图27B最佳地展示，主体110被夹紧在壳体部分180a、180b的环形壁182之间。阀构件和感测构件也被夹紧在相应壳体部分180a、180b与主体110之间。
在一些实施例中，阀构件和/或感测构件包括刚性框架和膜片或隔膜。刚性框架支撑或保持或联接到膜片或隔膜的周边。如先前所述，在一些实施例中，隔膜105、155是弹性体隔膜。参考图27C至图27E，隔膜105可以被框架105e保持在张紧状态，使得隔膜具有预定张力。刚性框架105e可以包覆模制到隔膜105，或者在优选实施例中，隔膜包覆模制到框架。在包覆模制过程中，可以将刚性框架保持在模腔中，并且将未固化材料注射到模腔中以将隔膜包覆模制到框架。在隔膜材料固化时，隔膜的材料收缩例如2％至3％，从而导致隔膜在框架内预先张紧。框架105e接合阀主体110以将隔膜组装到主体。框架可以包括用于将框架夹紧到主体的夹紧接口105f。框架导致在FCPRV的组装期间隔膜中达到并维持正确的张力。可以使用主体110上的导致隔膜105和155偏转的特征来添加附加的预先张紧。将框架105e联接到阀主体确保维持正确的张力，因为隔膜不需要拉伸来组装到阀主体。在没有框架的实施例中(例如如图27B所示)，隔膜可能需要拉伸或以其他方式变形以便装配到阀主体，这可以导致一旦隔膜组装到阀主体，隔膜中的张力就发生变化，从而导致不同阀之间的性能变化。当端口设置成穿过阀构件时，例如图27A所示的压力端口156和185，端口可以延伸穿过刚性框架或者穿过框架和包覆模制到框架的隔膜材料。端口的这种布置意味着端口不妨碍隔膜的张紧。包覆模制在框架上的隔膜材料的区域105g可以与阀的腔室壁形成密封，例如感测腔室或者出口腔室或移位腔室。
阀构件105和感测构件155的相对刚性框架105e可以由诸如金属等任何适当刚性的材料或者诸如聚碳酸酯或本领域中已知的其他塑料材料等塑料材料形成。主体110也由相对刚性材料构成，并且可以由与阀和感测构件的框架相同的材料或本领域中已知的其他刚性材料制成。优选地，壳体也由相对刚性材料构成，并且可以由与阀主体相同的材料或本领域中已知的其他材料制成。诸如阀隔膜或阀主体等阀的部件可以由可透蒸气的材料形成。
壳体180在阀构件105和环形壁182的周边外部延伸，以在壳体内且在移位腔室的外部形成腔或空间186(第一空间)。在一些实施例中，壳体180内的壳体空间186包围移位腔室和出口腔室102。在一些实施例中，壳体180内的壳体空间186包围移位腔室107、出口腔室102和感测腔室154。连通导管或管路185可以设置在移位腔室107与壳体空间186之间。空间186经由孔口112和188而向周围环境开放。在一些实施例中，连通导管与周围环境直接流体连通。在一些实施例中，孔口112与主入口和主出口中的一者同轴线。在图27a所示的实施例中，与移位腔室107流体连通的孔口与主出口153同轴线，使得孔口112是环形孔口。在一些实施例中，将移位腔室107与壳体空间186流体地连接的端口185延伸穿过阀构件105、邻近阀构件105的周边并且在壳体180的环形壁182的径向内部。
在一些实施例中，连通端口或管路156设置在主出口153与感测腔室154的第二腔室154b之间。在一些实施例中，端口156流体地延伸穿过感测构件155、邻近感测构件155的周边并且在壳体180的环形壁182的径向内部。在位置156a处感测主出口或者流量约束部或孔152下游的压力(图27A)。在流量收缩部处同样可以是这样。由于这个压力采样点是在主气体流中，因此由感测腔室154的第二腔室中的感测构件155感测到的压力可以经历湍流/动态压力。FCPRV可以可选地包括挡板，所述挡板用于保护端口156免受主气体流影响，以便使由感测构件感测到的压力波动稳定。FCPRV可以可选地包括挡板，所述挡板用于使流动路径免受主气体流动路径和感测腔室影响，以便使由感测构件感测到的压力波动稳定。
在一些实施例中，壳体180提供在出口腔室102外部的腔或空间187(第二空间)。排气出口103可以设置成穿过主体110的壁106(图27A中示出)，使得当阀构件升高离开阀座104时穿过压力释放阀100的气体可以从出口腔室102排到壳体空间187中。出口腔室102可以是第一出口腔室并且壳体空间187是第二出口腔室，第一出口腔室和第二出口腔室串联地安排，排气气体穿过第一出口腔室并穿过第二出口腔室以排到周围环境。从排气或壳体空间187到周围环境的一个或多个出口188也可以被描述为排气出口。排气出口103和188可以被调谐以实现特定的阀特性。在一些实施例中，排气出口103与排气出口188相比可以足够大，使得在排气出口188处实现显著的压降，或者替代性地，在一些实施例中，排气出口103可以足够小，使得在来自出口腔室102的排气出口103处实现显著的压降。在一些实施例中，上文所述的壳体空间186、187接合成包围感测腔室154、出口腔室102和移位腔室103的单个壳体空间。在一些实施例中，壳体提供两个单独的壳体空间186、187。在一些实施例中，主体或壳体包括在排气出口103与壳体排气出口188之间延伸的套管(shroud)或管道189，以引导从出口腔室排到壳体排气出口188的气体。所述管道可以定位在与移位腔室流体连通的壳体空间186中。管道189的内部可以提供壳体空间187，气体可以从出口腔室排到所述壳体空间中。所述管道可以基本上将从出口腔室排出的气体与跟移位腔室连通的壳体空间186隔开。在所示实施例中，管道189从主体延伸。
在一些实施例中，从壳体空间187到环境的壳体排气出口188与主入口和主出口中的一者同轴线。在图27A所示的实施例中，排气出口188与主入口151同轴线，使得排气出口188呈环形。
在一些实施例中，主入口与主出口对准，如图27A最佳地示出。如上文所述，在一些实施例中，移位腔室出口112(第一壳体出口)和排气出口188(第二壳体出口)与主入口和主出口中的相应一者同轴线。
如图27A所示，在一些实施例中，阀包括主入口151与阀座104之间的流动路径的弯曲。在图27A的实施例中，所述弯曲是90度弯曲。由阀构件105感测到的压力在弯曲的下游侧、图27A中的位置151a处采样。弯曲可以减少采样点151a处的作用在阀构件105上的湍流动压力。采样点151a在主气体流动路径158之外，所述主气体流动路径是从主入口151到主出口153的直通流动路径。
如之前参考先前实施例所述，阀构件和感测构件可以由机械链接件157联接。机械链接件157可以是刚性杆或轴或者诸如线或绳等柔性构件。机械链接件接纳在引导件中，例如管状引导件181。在图27A的实施例中，链接件是在管状引导件181内滑动的刚性杆或轴。在一些实施例中，感测腔室154的第一腔室154a经由机械链接件引导件181与主入口流体连通，使得感测构件可以经由机械链接件引导件来感测主入口内的压力。引导件181定位链接件157并且在主入口151与感测腔室154a之间提供流体连通。主入口或主流动路径经由链接件157与链接件引导件181之间的环状空间而与感测腔室流体连通。所述空间具有相对较小截面面积，并且还可以具有从主气体流动路径到感测腔室154的相对长路径。链接件与链接件引导件之间的空间的小面积提供了妨碍主气体流动路径158中的压力波动到达感测腔室和感测构件155所花费的时间的蓄意流动阻力。因此，阀响应的时间常量延长，从而使阀不太响应于压力波动，这在诸如CPAP等一些应用中是有益的。在一些实施例中，链接件157包括带肋部的外表面。肋部形成湍流流动路径以在入口与感测构件之间产生额外的流动阻力。肋部可以在维持链接件与链接件引导件之间的合理空间时因湍流而产生流动阻力，即，不需要轴杆与轴杆引导件之间的紧公差配合来产生期望的流动阻力。
在一些实施例中，机械链接件是包括带肋部的结构的刚性轴杆或杆，如图29A和图29B所示。肋部以减少的材料量向轴杆提供足够的刚度。凸缘157b设置在轴杆的一端处。锁紧垫圈157c或用于将链接件联接到感测构件的其他构件设置到相反端。锁紧垫圈包括从外周边部分向内延伸的许多突起。突起的径向向内端接合轴杆的端部。垫圈被肩部或垫圈接纳部分保持在轴杆的端部上。垫圈和凸缘支承抵靠阀构件105和感测构件155中的相应一者，以将这两个构件联接在一起，如图29B所示。在一些实施例中，垫圈可以包覆模制到阀构件或感测构件中，使得构件夹紧到链接件。在一些实施例中，垫圈或锁紧垫圈可以设置在轴杆的两端处。垫圈可以提供凸缘157b，如下文所述。
在一些实施例中，机械链接件包括凸缘157b，以抵靠阀座支撑阀构件105。在一些实施例中，如图27E和图27F所示，凸缘157b具有比阀座的直径大的直径，使得当阀构件坐靠在阀座上时，阀构件在凸缘与阀座之间支撑抵靠阀座、。在感测构件将阀构件拉向阀座的情况下，凸缘在比由阀座的外径限定的面积更大的面积上支撑并拉动阀构件，如图27E和图27F所示。凸缘用来维持阀构件在阀座上的平坦区域。在一些实施例中，凸缘在阀构件的与接触阀座104的侧相反的侧上支撑阀构件。在一些实施例中，凸缘可以包覆模制在阀构件内。凸缘的直径可以小于(图27A和图27B)、或者大于(图27E和图27F)或等于阀座的直径。在一些实施例中，凸缘可以坐靠在阀座上，在这种情况下，凸缘是阀构件的一部分。
图27E的实施例包括主气体流动路径158与感测构件155之间的相对受约束的气动联接。如上文参考图27A所述，这对主气体流动路径158中的压力波动到达感测构件155提供阻尼效应，并且因此提供稳定的阀操作。然而，在一些应用中，可能期望令人满意的更小时间常量/更快响应阀。更快响应特性可以通过在流量约束部上游的主气体流动路径(即，主入口)与感测构件155之间提供增加或显著的气动联接来实现。图27E示出了包括主气体流动路径158与感测构件155之间的增加的气动联接的实施例。图27F的FCPRV与图27E的实施例相同，但没有机械链接件引导管181。开口158a设置在主入口或主气体流动路径158与感测腔室之间，机械链接件延伸穿过所述开口。因此，在穿过开口接纳链接件的情况下，开口158在主气体流与感测腔室和因此感测构件之间提供环形空间。与图27E中的链接件引导件181与链接件之间的环形空间相比，开口158a的环形空间的增加面积导致更快的响应，使得图27F的阀对主气体流动路径158中的压力变化更快地作出响应。替代性地，引导管可以设置成在引导管181与链接件157之间具有更大间隙。开口158a的增加面积导致主气体流与感测构件之间的流量约束减小。最终的更快响应阀对于与设定流量源一起使用特别有用，诸如压缩气体罐或充当呼吸机的医院壁式流量计供应，例如上文参考图1F-1、图1F-2和图1F-3所述的系统。在更快响应阀中，FCPRV处和因此也在患者处的系统压力趋向于在图1F-3所示的双水平压力P1与P2之间快速地变化。因而配置的阀有利地提供极低成本的便携式呼吸机，所述便携式呼吸机可以用于传统呼吸机不可用的环境，例如救护车运送、有限数量的传统呼吸机可供使用的大规模患者事件、野战医院和发展中国家。
在图27F的实施例中，主气体流158与感测腔室154的第一腔室154a之间的流量约束减少，以增加主气体流与第一腔室之间的气动联接。替代性地或另外地，可以增加主气体流158与感测腔室154之间的气动联接，以通过增加主气体流158与感测腔室154的第二腔室154b之间的气动联接来实现更快响应。例如，可以增加主流动路径158与第二腔室154b之间的压力端口156的面积，和/或可以减小压力端口156的长度。还可以通过增加来自移位腔室107的压力端口185的面积或者通过减小感测腔室的第一腔室和/或第二腔室的体积来实现更快阀响应。
上文已经描述了各种FCPRV实施例。图27E和图27F中示出了两个优选实施例的阀主体110、阀构件105和感测构件155。对于这些实施例，下文提供一些示例性近似阀尺寸。
阀座直径20mm/PRV入口管101面积315mm2(即，当阀构件坐靠在阀座104上时暴露于入口压力Pc的阀构件105的面积)。
阀构件和感测构件0.3mm厚的橡胶材料，例如约0.1GPa的弹性模量(例如，硅酮橡胶)。
阀构件和感测构件直径约60mm。
阀构件偏置抵靠感测构件约1mm。
感测构件偏置约1mm，即，在阀构件抵靠阀座的情况下，感测构件将移位约1mm。
流量约束孔152面积37mm2。
在流动方向上，出口排气孔口103 80mm2(例如，两个孔，每个40mm2)。
在一些实施例中，FCPRV可以被配置成可逆的，使得FCPRV可以以第一配置连接在系统中，其中主流动路径158的第一连接部作为入口151并且主流动路径158的第二连接部作为出口153，以及以第二配置连接，其中主流动路径158的第一连接部作为出口153并且主流动路径158的第二连接部作为入口151。如图30所示，FCPRV进行连接，其中连接在系统中的主流动路径158的第一连接部158a作为主入口151。主流动路径158的第二连接部158b连接作为主出口153。可逆阀500’设置有在主流动路径的第一连接部158a与感测腔室154b之间的第一压力端口或连通管路156-1和在主流动路径158的第二连接部158b与感测腔室154b之间的第二压力端口或连通管路156-2。可逆FCPRV还设置有邻近主流动路径158的第一连接部158a的第一流量约束部152-1(例如，孔或文氏管)和邻近主流动路径158的第二连接部158b的第二流量约束部152-2(例如，孔或文氏管)。系统的入口导管和出口导管被适配成使得当入口导管附接到主流量第一连接部158a或主流量第二连接部158b时，第一压力端口156-1或第二压力端口156-2被入口导管堵塞。替代性地，FCPRV可以具有连接件168，所述连接件可选地装配到主流动路径第一连接部158a或主流动路径第二连接部158b以堵塞相应压力端口156-1或156-2，并且将第一连接部158a或第二连接部158b配置成主流动路径的入口151。第一主流量连接部158a和第二主流量连接部158b中的另一者被配置成主出口153，其中相应的第一压力端口156-1或第二压力端口156-2打开。例如，当如图30所示，入口导管或连接件168连接到第一主流量连接部168a时，第一压力端口156-1被堵塞，第一约束部152-1处的压降无法由感测构件280感测。感测构件280经由邻近被配置成主出口153的主流量连接部158b的第二压力部分156-2来感测压力差。在系统导管被配置成入口导管和出口导管使得入口导管堵塞压力端口156-1、156-2并且出口导管不堵塞压力端口156-1、156-2的情况下，FCPRV可以沿任一相反方向装配在系统中并且实现相同性能特性，其中FCPRV被配置成具有从第一连接部158a到阀座104和从第二连接部158b到阀座104的相同流动路径(即，其中第一流量约束部156-1和第二流量约束部156-2相同)。这样的安排避免无意中将FCPRV相反地连接在系统中。替代性地，FCPRV可以被配置成根据通过阀的主流量的方向而提供不同特性。例如，在图30的实施例中，第一流量约束部156-1可以不同于第二流量约束部156-2，使得阀的连接方向可选地选择由感测构件感测第一流量约束部或第二流量约束部。图30中示出的可逆阀反映出包括活塞感测构件280的图21的实施例。然而，参考图30描述的包括第一约束部152-1和第二约束部152-2以及第一压力端口156-1和第二压力端口156-2的可逆配置可以由根据本文中描述的实施例中的任一项的FCPRV实施，例如，包括隔膜感测构件155的FCPRV。
在一些实施例中，FCPRV设置有管或导管，例如用于将来自FCPRV的气体流提供到患者的导管。导管可以永久地附接到FCPRV。通过提供伴有导管的FCPRV，降低了无意中将FCPRV相反地连接在系统中的风险。
在一些实施例中，如本文所述的PRV或FCPRV可以被适配用于在包括加湿器的系统中使用，和/或可以在患者附近定位在系统中。因此在一些应用中，来自加湿气体或者患者呼吸的冷凝物可以在PRV或FCPRV中积聚。为了减少或防止冷凝物积聚，在一些实施例中，PRV或FCPRV可以包括加湿器，以加热装置或装置的部分来减少或消除在PRV或FCPRV中形成的冷凝物。例如，阀主体110可以由电加热器加热，诸如设置到主体或在主体中的导线或其他电阻元件。阀可以包括用于移除冷凝物的水捕集器或其他构件。在一些实施例中，PRV或FCPRV可以在没有加湿器的系统中使用。
在进一步替代性实施例中，FCPRV可以包括感测机构，所述感测机构是电感测装置，包括一个或多个电子传感器，以检测从FCPRV的主入口流到主出口的气体的流速(例如，流量约束部上的压降或流过所述约束部的流量)。可能合适的传感器的一些实例是热膜传感器或超声传感器，或者任何其他合适的传感器，包括使用压力传感器或差动传感器经由孔或文氏管来测量流量。从传感器接收信号的电控制器/处理器可以提供输出以驱动致动器来控制FCPRV的PRV，以便调整FCPRV的PRV的释放压力阈值。例如，致动器可以包括伺服系统，所述伺服系统驱动诸如附接到PRV的阀构件105、205的链接件157、257等构件，以调整构件105、205朝向PRV的阀座104、204的偏置量。可以控制螺线管来移动阀构件。
已经用环形阀和感测构件示出了各种PRV和FCPRV实施例。然而，可以期望其他形状来实现期望的特性。
图31A和图31B示出了包括电感测装置的FCPRV 901。电感测装置包括流量和/或压力感测装置950、处理器或控制器951(例如，数字和/或模拟电子器件和/或机电装置)、以及致动器952。感测装置可以包括文氏管以及用于测量在文氏管喉部处和邻近文氏管喉部的流量的第一压力传感器和第二压力传感器，或者可以包括具有上游压力传感器和下游压力传感器的孔、或者本领域中已知的任何其他流量感测装置。控制器951接收来自传感器950的信号，并且控制致动器952来改变为使阀构件205(即，柱塞)抵靠阀座104而施加的力或负载的量，例如基于流过主出口153的气体的流速经由机械链接件157进行改变。在图31A和图31B的实施例中，阀构件是被适配成支承抵靠阀座104的柱塞。致动器可以经由偏置构件或元件953(例如，弹簧953)连接到阀构件205。致动器可以由控制器驱动以调整由偏置构件953提供的偏置量，以便调整使阀构件205升高离开阀座104所需的压力，具体取决于由控制器根据传感器950所提供的信号而确定的流速。图31B示出了被驱动为通过延长偏置构件953来增加偏置的致动器，以增加PRV的释放压力。联接构件157也可以是刚性的，由此致动器直接打开和关闭阀构件。在这样的实施例中，传感器测量压力和流速两者并且基于压力与流速之间的关系而打开排气阀；对于测量的流速和测量的压力，阀将打开预定量，以控制患者处的压力以便实现图15B所示的特性。
图32A和图32B示出了包括电感测装置的FCPRV。电感测装置包括流量和/或压力传感器950、处理器或控制器951(例如，数字和/或模拟电子器件)、以及致动器952。控制器951接收来自传感器950的信号，并且控制致动器952来改变为使阀构件105抵靠阀座104而施加的力或负载的量，例如经由机械链接件157进行改变。在图32A和图32B的实施例中，阀构件105是被适配成支承抵靠阀座104的柔性隔膜。致动器可以被驱动来调整向阀构件施加的力或负载的量，以改变柔性隔膜在被拉动抵靠阀座时产生的挠曲量，以便调整使阀构件105升高离开阀座104所需的压力，具体取决于由控制器根据传感器950所提供的信号而确定的流速。抵靠阀座的偏置由柔性隔膜的弹性提供。图32B示出了被驱动为通过将隔膜拉动抵靠阀座104来增加偏置的致动器。
图33A和图33B示出了基于提供到患者的压力与流速之间的关系而将患者处的压力控制到安全水平的流量控制压力调节装置。装置各自包括电感测装置。电感测装置包括流量和压力传感器950、处理器或控制器951(例如，数字和/或模拟电子器件)、以及致动器952。控制器951接收来自传感器950的信号并且控制致动器952来改变限制或开口/孔的大小以调整流向患者的流量的量。传感器950位于可变流量约束部954(例如，阀)的下游(即，在患者侧)，以提供相对于患者的压力的指示。在可变约束部或阀954之后可能会出现湍流。为了减少湍流对感测装置950的影响，可以提供挡板或叶片和/或传感器可以定位在可变流量约束部/阀的足够下游。在图33A中，可变流量约束部954在从主入口151到主出口153的主流动路径中。如果在可变约束部954的下游(或例如在患者的鼻孔中)向系统引入流量约束部，那么控制器感测给定流速下的增加压力并且可以通过移动致动器952以增加孔或开口954的大小来减小流约束部954，以便维持通过系统的设定流速(例如，如由图15B的图表中的竖直线指示)。如果基于压力对流量关系(即，图15B中的曲线142)，流量约束导致装置处的压力达到压力极限，那么控制器便可以开始通过移动致动器952以减小孔或开口的大小来增大流量约束部954，以便限制装置处的压力和因此患者处的流速和压力(即，流量约束部被控制成使得装置处的压力和流量处于图15B中的点3处)。因此，基于压力与流速之间的关系来控制阀或可变流量约束部954。在致动器无法足够快地作出响应的快速堵塞的情况下，可以使用额外的排气口955来减小出口管中的压力。
在图33B中，可变流量约束部954在排气路径中以排出来自系统的流的一部分。如果在阀或可变约束部954的下游向系统引入流量约束，那么控制器感测到增加的压力并且通过移动致动器952以增加孔或开口954的大小来减小流量约束部954，以排出来自系统的流，以便维持压力调节装置和因此患者的处的最大设定压力。因此，基于压力与流速之间的关系来控制阀或可变流量约束部954。在一些实施例中，图33A的装置可以包括用于控制从孔口955排出的气体的流速的第二致动器和阀954。例如，图33A中的排气孔口955可以由阀装置控制，如图33B所示。控制器可以控制(第一)致动器和阀以闭塞从主入口到主出口的流，如图33A所示，并且控制第二致动器和阀以在第一阀的下游控制来自孔口955的排气流，如图33B所示。可以控制第一阀，如上文所述，然而，在第一阀无法响应于快速压力增加的情况下，第二阀可以操作来排出流和压力。
已经描述了包括用于根据流速来调整阀的释放压力的感测机构的FCPRV的各种实施例。然而，没有流量感测机构的PRV(例如，上文参考图2A至图12E描述的实施例)可以被配置成作为固定输入流量的流量补偿压力释放阀操作。参考图34A的图表，PRV可以被调谐具有‘拐点’，如之前参考图3至图8所述。从Pc曲线中的拐点，对于例如图34A中的点A与B之间的增加的排气流速，Pc压力减小。由于流向患者的流速等于流向PRV的流速减去排气流速，因此点A与B之间的排气流速的负梯度对应于相同压力带(在这个实例中，为约18cmH2O至约30cmH2O)中的流向患者的正梯度。
图34B示出流向患者的流量的释放压力流量曲线142b，其为流向PRV的流速减去PRV的排气流量曲线142a。因此，对于流向患者的流量，在阀处的系统压力Pc增加时，释放压力142b也增加。PRV被调谐成使得阀在阀的操作范围内连续地排气，因此PRV处的系统压力Pc等于PRV处的排气压力142b。对于流向患者的任何流速，到达患者的压力等于排气压力Pc(曲线142b)减去在所述流速下从PRV到患者的系统压降(曲线141)，即，曲线142b与曲线141之间的偏移。对于已知的系统流动阻力141和固定的输入流量，有可能设计出要求的阀响应以实现排出过度流量来实现安全患者压力所需的驱动压力142a。在流向患者的给定流速x下的排气压力142b等于所述流速下的系统流动阻力141加上安全患者压力P患者。在流向患者的给定流速下的患者压力可以被确定为排气流速(所述流速等于输入流速减去患者流速)下的排气压力142a减去患者流速下的系统流动阻力。
上文已经针对来自经由患者接口提供给使用者的气体流的排气压力描述了PRV100的各种实施例。图35A和图35B中示出了根据本文中所述的实施例的PRV的进一步使用和安排。如图所示，PRV 100的阀构件105-1经由机械链接件157联接到第二阀构件105-2。第二阀构件105-2被安排成密封位于流向患者的呼吸气体流内的雾化器116的端口。如图35A所示，当患者呼气时，呼出的气体从患者接口115流过PRV 100以从PRV 100的排气出口103排出。当通过PRV 100排出呼出的气体时，阀构件升高离开阀座104并且阀构件105-1的移位保持第二阀构件105-2抵靠雾化器116的阀座104-2。因此，在患者呼气时，由雾化器116提供的药物被密封而不会释放到流向患者的气体流中。如图35B所示，当患者吸气时，PRV处于关闭或非排气配置，其中阀构件105-1抵靠阀座104-1。阀构件105-1移位抵靠阀座104-1使第二阀构件105-2升高离开雾化器阀座104-2，使得药物从雾化器116释放到经由患者接口115提供给患者的气体流中。因此，上述安排防止将药物排到大气中并且因此防止药物浪费。
在一些实施例中，PRV(例如，PRV 100)或FCPRV(例如，FCPRV 800)包括用于指示流量何时经由出口腔室102和出口排气口103从PRV或FCPRV排出的排气指示器。下文参考图36到图40描述许多排气指示器实施例。
在一些实施例中，如图36所示，FCPRV包括引导或观察管1001和梭动件1002，所述梭动件响应于气体流离开出口腔室102而沿着管1001移动。管1001可以与出口排气孔口103对准。当梭动件随着流量通过排气孔口103而移动时，梭动件变得从壳体180的外部可见，例如经由壳体和/或观察管的透明部分。
在一些实施例中，如图37所示，FCPRV包括挡片1003，所述挡片响应于气体流离开出口腔室102而围绕铰接轴线移动，例如在箭头A指示的方向上。挡片1003邻近出口排气口103定位或定位在其附近。壳体可以具有观察孔口1004，使得当挡片响应于来自排气口103的流量而弯曲时，挡片覆盖观察孔口以从壳体的外部可见。透过孔口1004，挡片在处于弯曲或排气配置时显示为有色的‘点’。
在一些实施例中，如图38所示，FCPRV包括柱塞或梭动件，所述柱塞或梭动件被接纳在引导件中以响应于气体流离开出口腔室102而移动。梭动件1005可以包括接纳在壳体出口188中(例如，同轴线地接纳在壳体出口188中)的环形部分或囊套。环形壳体出口188可以引导梭动件。在排气配置中，梭动件移动到从壳体的外部可见，例如，可以从壳体向外部延伸或者可以变成透过壳体的透明部分可见。例如，壳体出口188可以是透明的。壳体的其余部分可以是不透明的。图39示出包括梭动件1005的类似实施例，所述梭动件响应于气体离开出口腔室而移动。在图39的实施例中，梭动件包括接纳在出口腔室排气出口103中的构件，例如存在两个细长构件1006，每个细长构件接纳在相应排气出口103中。
在一些实施例中，如图40所示，FCPRV包括柱塞或梭动件1007，所述柱塞或梭动件被接纳在引导件(例如引导管1008)中以响应于出口腔室中的压力而移动。出口腔室102中的压力与从出口腔室排出的气体流成比例，并且因此是从FCPRV排出的气体速率的指示。当梭动件沿着引导件移动时，它变得从壳体180的外部可见，例如经由壳体和/或观察管/引导件1008的透明部分。如图40所示，引导管可以标记有使梭动件沿着引导管的位置与流速相关的刻度。梭动件的外表面与引导件1008的内表面之间可以形成环形空间。排气气体可以通过出口排气口103进入观察管1008并且沿着引导件且在梭动件1007周围行进，并且经由管的出口端离开引导件。帽1008a可以装配到管的出口端，所述帽包括孔或孔口1008b。所述孔可以小于引导件1008的截面，并且可以被确定大小为校准梭动件来指示排气气体的流速。
在所述的排气指示器安排中可以提供来自PRV/FCPRV的排气流量的二进制指示，例如，指示排气或没有排气(高于阈值)。这样的安排可以被描述为‘弹出式’指示器，其包括当流量从阀中排出时‘弹出’以从壳体的外部可见的构件。替代性地，在一些实施例中，排气指示器可以提供排气的比例指示，其指示从出口腔室排出的气体的流速。例如，壳体或梭动件引导件1001、1008或壳体180的部分可以包括指示梭动件的行进量的标志或标记，所述行进量指示排气流速。
在一些实施例中，PRV或FCPRV可以包括用于指示从PRV/FCPRV的出口提供给患者或使用者的气体流的指示器。例如，参考图41A和图41B，在一些实施例中，流量指示器包括定位在FCPRV的出口153中的叶轮1009。在气体流沿着出口153传送时，所述流致使叶轮旋转以指示所述流。叶轮可以从出口153的端部可见，或者出口153可以是透明的，使得透过出口的壁可见叶轮。叶轮1009可以旋转地安装在叶轮壳体1010中，并且叶轮壳体1010可以接纳在出口153中。
参考图42A至图42C，在一些实施例中，流量指示器可以包括定位在PRV的出口153中的挡片1011。挡片可在至少部分地闭塞出口的关闭位置与打开位置之间移动。流致使挡片移动到打开位置以提供对通过出口流向患者的流的指示。挡片可以从出口153的端部可见，或者出口153可以是透明的，使得透过出口的壁可见挡片。
如图43所示，在一些实施例中，流量指示器可以包括接纳在引导管1008中的柱塞或梭动件1012。引导管的入口端1008c可以与FCPRV的入口151流体连通，并且出口端1008d可以与FCPRV的出口153流体连通，使得引导管感测到FCPRV的入口151与出口153之间的流量约束部152(例如，如图27A所示)上的压力差。梭动件1012被适配成响应于流量约束部152上的压力差而在引导管内移动，以提供对通过FCPRV流向患者的流量的指示。如图43所示，引导管可以标记有使梭动件沿着引导管的位置与流速相关的刻度。弹簧(图43中未示出)可以使梭动件或柱塞偏置对抗响应于增加的流速的移动。换句话说，弹簧可以使柱塞或梭动件偏置朝向零流量指示。在流量增加时，流量使梭动件或柱塞对抗弹簧的偏置移动，以指示通过FCPRV的流速。
在一些实施例中，如上文参考图2A至图12E所述的PRV可以包括阻尼器。在一些实施例中，如上文参考图14A至图26B所述的FCPRV可以包括阻尼器。在一些实施例中，阻尼构件(阻尼器)可以设置或定位成与感测构件155、255、280和/或阀构件105、205接触。在一些实施例中，阻尼器定位成与阀构件105、205接触。阻尼器可以附接到阀构件105、255。阻尼器可以定位在移位腔室107、207中，或者如果与感测构件接触的话，则定位在第二腔室154b、254b中。阻尼器可以包括阻尼材料，诸如泡沫或棉垫、海面或纸巾。在一些实施例中，阻尼器优选地由柔软的海绵状材料形成。在一些实施例中，阻尼器包括具有多个孔的多孔材料。在一些实施例中，阻尼器充当被配置成阻尼或抑制各种移动的阀部件的噪声的消音器。在一些实施例中，阻尼器还增加了阀在更宽操作流量范围上的稳定性。在一些实施例中，阻尼器阻尼PRV或FCPRV的移动部分的机械振荡，继而可以减少噪声和/或增加阀在更宽操作流量范围上的稳定性。
在一些实施例中，流量补偿压力释放阀的压力释放阀可以没有出口腔室。
在一些实施例中，本文中描述的PRV或FCPRV可以被提供为在短期使用之后就丢弃的一次性或可消耗物品，使得不需要清洁PRV或FCPRV。在向PRV或FCPRV提供导管的情况下，导管也可以连同PRV或FCPRV一起是一次性的。替代性地，本文中描述的PRV或FCPRV可以被提供为可重复使用装置。这样的物品将优选地可清洁，例如可经由高压釜杀菌。装置也许能够例如由医疗专业人员拆卸以便清洁，并且在清洁之后重新组装。
本发明的以上描述包括本发明的优选形式。在不脱离本发明的范围的情况下，可以对本发明进行修改。
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。
本发明还可以从广义上说在于在本申请的说明书中单独地或共同地提及或指示的部件、元件和特征，和两种或更多种所述部件、元件或特征的任何或所有组合。

Claims (10)

1.一种用于提供气体流的系统的流量补偿压力调节或压力释放装置，所述装置包括：
用于接收来自气体源的气体流的主入口和主出口，所述主出口用于将由所述主入口接收的所述气体流的至少一部分提供成从所述装置流动，
压力释放阀，其被适配成在所述气体流的压力增加到高于压力阈值时排出由所述主入口接收的所述气体流的至少一部分，其中，所述压力释放阀包括：
阀入口，其与所述主入口流体连通，
排气出口，
阀座，其在所述阀入口与所述排气出口之间，以及
阀构件，其被配置成抵靠所述阀座密封并且通过所述阀入口处的入口压力增加到高于压力阈值而从所述阀座移位，以将所述气体流的至少一部分从所述阀入口排出到所述排气出口，以及
感测机构，其用于基于所述气体流通过所述主出口的流速来动态地调整所述压力阈值，
其中，所述感测机构包括：
感测构件，其用于感测指示所述气体流通过所述主出口的流速的压力差，
机械链接件，其作用在所述感测构件与所述阀构件之间，以响应于所述气体流通过所述主出口的流速而将由所述感测构件施加的力转移到所述阀构件，以便调整所述阀构件抵靠所述阀座的偏置，以及
流量收缩部或约束部，其中由通过所述流量收缩部或约束部和所述主出口的气体流导致而得到的压力差被所述感测构件感测到。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述流量收缩部或约束部用于生成由所述感测构件感测到的所述压力差，以响应于所述气体穿过所述主出口的流速而使所述感测构件移位。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述流量收缩部或约束部位于所述阀入口下游，并且所述感测机构包括：
感测腔室，并且位于所述感测腔室中的所述感测构件将所述感测腔室分成第一腔室和第二腔室，所述第一腔室与所述流量收缩部或约束部上游的气体流流体连通，并且所述第二腔室与所述流量收缩部或约束部处或所述流量收缩部或约束部下游的气体流流体连通。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述机械链接件联接到所述阀构件和所述感测构件，以响应于所述气体流通过所述主出口的流速而使所述阀构件偏置抵靠所述阀座。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述机械链接件与所述阀构件或所述感测构件或者所述阀构件和所述感测构件分开，并且
在没有气体流通过所述主出口的情况下，所述阀构件偏置抵靠所述阀座，并且其中所述机械链接件支承抵靠所述阀构件和所述感测构件，并且
随着通过所述主出口的气体流增加，所述感测构件上的所述压力差增加，以减小由所述机械链接件向所述阀构件施加的力，以便减少所述阀构件抵靠所述阀座的偏置，直到在通过所述主出口的所述气体流的流速增加到高于阈值时所述机械链接件与所述阀构件或所述感测构件或所述阀构件和所述感测构件这两者不再接触。
6.如权利要求1所述的装置，其中所述压力释放阀包括：
出口腔室，其包括所述排气出口，
所述阀构件被适配成通过所述阀入口处的所述入口压力增加到高于所述压力阈值而从所述阀座移位，以将所述主入口接收的气体流的至少一部分从所述阀入口经由所述出口腔室排出到所述排气出口，通过所述排气出口的所述气体流导致所述出口腔室中的出口压力连同所述入口压力一起作用在所述阀构件上，以使所述阀构件从所述阀座移位。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述阀构件包括隔膜和/或所述感测构件包括隔膜。
8.如权利要求7所述的装置，其中所述阀构件和/或所述感测构件包括支撑所述隔膜处于张紧状态的框架。
9.如权利要求6所述的装置，其中所述阀构件的周边部分提供密封部，以将所述出口腔室与环境或移位腔室密封，和/或容纳感测构件的感测腔室被感测构件分成第一腔室和第二腔室，所述感测构件的周边部分提供密封部，以将所述第一腔室与所述第二腔室密封。
10.如权利要求1所述的装置，其中所述感测构件定位在感测腔室中，并且所述流量收缩部或约束部由所述感测构件与所述感测腔室的侧壁之间的间隙提供，和/或所述流量收缩部或约束部由穿过所述感测构件的一个或多个孔口提供，并且用于所述气体流从所述主入口流到所述主出口的流动路径穿过所述感测腔室。
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