专利名称：气压振动阻尼装置的制作方法
技术领域：
本公开内容主要涉及振动阻尼装置。更具体而言，本公开内容涉及气流阀，该气流阀包括振动阻尼装置以减小由围绕可动阀部件的气流所产生的振荡和振动。
背景技术：
在供患者使用以帮助呼吸的许多机械换气机中，呼吸气体供送源(supply)从由加压气体供送源驱动的波纹管供给至患者。在换气机操作期间，一个或多个单向阀定位在气体供送源与波纹管之间。在呼吸的吸气阶段期间，气体供送源提供至波纹管以促使波纹管放气且因此将呼吸气体提供给患者。当吸气气流阀打开时，气体流过气流阀中的阀部件并朝向波纹管。尽管气流相对恒定，但流速变化可在阀部件的运动中引起振荡。由围绕阀部件的气流所产生的振荡可在流体流中产生波动。这些波动在换气系统内的下游监测位置处感测到且会影响换气系统的操作。以前可用的装置已用于减少气流中振动和波动的量。这些现有技术装置中的一个称为缓冲筒，其为大型物件且用作为冲击吸收器。由于缓冲筒可能很大且昂贵，故通常不希望在换气机中包括缓冲筒。
发明内容
本公开内容主要涉及一种气流阀，其包括振动阻尼装置以减小由围绕可动阀部件的气流所产生的振荡和振动。具体而言，可动阀部件包括柔性膜(membrane)，该柔性膜在阀部件于就座位置与流动位置之间的运动期间接合稳定导管。在许多应用中，气流阀定位在气流导管内以控制气体穿过气流导管的流动。气流导管包括收纳气流阀的排出开口。气流阀包括阀部件，该阀部件可在用以防止气体流过排出开口的就座位置与阀部件移离排出开口以容许气体流过排出开口的流动位置之间移动。 阀部件可以多种不同的方式偏压到就座位置，例如通过重力或通过弹簧偏压力。当阀部件后的气流增加时，阀部件克服偏压力从就座位置移动至流动位置。阀部件包括气体通路，该气体通路从入口开口穿过阀部件延伸至出口开口。气体通路形成为使得气体通路的入口开口在阀部件处于其就座位置时接收气流导管中的气流。 气流穿过气体通路并经由出口开口离开。柔性膜安装到阀部件的包括出口开口的端部上。柔性膜包括与阀部件的不透流体的密封，使得来自于气体通路的气流进入柔性膜中且捕集在其中。当气流导管内的气流增加时，柔性膜开始充气，直到柔性膜的外表面接触稳定导管的内表面。在本公开内容的一个实施例中，柔性膜选择为使得柔性膜在阀部件从就座位置移动至流动位置之前充气并接触稳定导管。由于柔性部件在阀部件运动之前充气而与稳定导管成摩擦接触，故柔性膜使得阀部件的运动稳定以减小由穿过阀部件的气流所产生的振动和振荡。当穿过气流导管的气流减少时，阀部件从流动位置移动至就座位置以再次阻止气体流过气流导管。柔性膜设计成使得柔性膜在阀部件从流动位置移动至就座位置之前放气。因此，柔性膜稳定阀部件从就座位置到流动位置的移动，且容许阀部件由于包括在阀中的偏压力而从流动位置移动至就座位置。在本公开内容的另一实施例中，形成在阀部件中的气体通路包括两个沿径向间隔开的出口开口。这两个沿径向间隔开的出口开口分别由单独的柔性膜包绕，使得阀部件包括一对柔性膜。该对柔性膜充气和放气以稳定阀部件在就座位置与流动位置之间的运动。本发明的各种其它特征、目的和优点将根据结合附图的以下说明而变得清楚。
附图示出了当前构想出的执行本公开内容的最佳模式。在附图中图1为包括在典型机械换气系统中的流动构件的简图；图2为包括在本公开内容的气流阀中的气压振动阻尼装置的截面视图；图3为类似于图2的截面视图，示出了阀部件从图2中的就座位置到流动位置的运动；图4为在阀部件处于就座位置时的包括在气流阀中的气压振动阻尼装置的第二实施例的截面视图；以及图5为图4所示实施例的截面视图，示出了阀部件从图4中的就座位置到流动位置的运动。零件清单10机械换气系统12换气引擎14波纹管16气体入口18气流导管20过滤器22气体入口阀M压力调节器沈流动控制阀组件28过滤器30 阀32气流阀；34流动导管36压力阀38自由呼吸单向阀40 阀42旁通管线44 储器46 箭头50阀部件
52密封环54 边沿58本体部分60重量环62气体通路68 箭头70柔性膜72 端部74径向边缘76 表面78稳定导管80 边缘82 环84 凹槽86 环88 端部92 表面94 箭头100阀部件102a 出口开口102 出口开口104气体通路106 端部108柔性膜110柔性膜112 环114 环116 箭头118 表面
具体实施例方式图1示出了将呼吸气体供给至患者的机械换气系统10。换气系统10主要包括换气引擎12，换气引擎12驱动波纹管14以将呼吸气体供给至患者。换气引擎12在对于气流导管18的气体入口 16处接收加压气体供送源。导管18内的气流流过过滤器20和气体入口阀22。气体入口阀22由换气系统的控制单元控制。导管18内的气流从气体入口阀22流至调节器对，调节器M以调节的压力和流速来输送气体。在图1中所示的实施例中，来自于调节器M的气体在25psi(磅/平方英寸)下以15LPM(升/分)输送。吸气流动控制阀组件沈从调节器M接收气流。流动控制阀组件沈包括另一过滤器观和控制阀30。控制阀30有选择地打开和关闭以将气流提供至波纹管14。控制阀 30也由换气机的控制单元控制。吸气流动控制阀组件沈打开和关闭的定时控制患者接受换气的呼吸率(breathing rate)。气流导管18从吸气流动控制阀沈经由气流阀32延伸至波纹管14。气流阀32用作单向阀且偏压至关闭位置，如图1中所示。在图1中所示的公开内容的实施例中，气流阀 32通过重力偏压至关闭位置。然而，气流阀32中的偏压力可由诸如弹簧的其它来源提供。当气流导管18在流动控制阀沈与气流阀之间的部分内的气流超过气流阀32的偏压力时，气体流过气流阀32并进入由参考标号34标示的气流导管部分中，且进入波纹管 14中。过压阀36提供附加的安全措施以确保气流导管34内的压力不会超过最高压力值。自由呼吸单向阀38与大气成流体连通，使得如果患者开始自主地呼吸，则入口空气可从大气提供到波纹管腔室中。如图1中所示，在流动控制阀沈与气流阀32之间延伸的气流导管18部分通过旁通管线42与呼气阀40成流体连通。在图1中所示的换气系统10的操作期间，当吸气流动控制阀组件沈开始打开时， 来自于流动控制阀组件沈的气流将流过旁通管线42以关闭呼气阀40。当压力继续在流动控制阀组件26下游的气流导管18内累积时，气压将最终超过在气流阀32内所形成的偏压力。一旦气压超过偏压力，则气流阀32打开，且气体流过气流阀32并进入气流导管34部分中。一旦吸气阶段已完成，则吸气控制阀组件沈关闭，这会降低气流导管18内的气压。一旦吸气控制阀组件沈关闭，则包含在旁通管线42内的气体会导送穿过储器44并排至大气。由于压力已从呼气阀40除去，故呼气阀40再次打开并容许患者经由呼气阀40呼气。当吸气控制阀组件沈关闭时，气流导管18内的气压降低，使得气流阀32内所产生的偏压力致使气流阀32关闭并防止气体流过阀32。上文所确定的过程对于呼吸循环的各个吸气阶段和呼气阶段都是重复的。如前文所述，在吸入气体流过气流导管18期间，气体流过气流阀32。尽管压力调节器M有助于调节气体穿过气流阀32的流动，但气体到波纹管14的流动中会引入振荡和振动。根据本公开内容，气流阀32设计成包括气压振动阻尼装置以减少由气体穿过气流阀 32的流动所产生的振动和振荡的量。图2示出了根据本公开内容所构造的气流阀32的第一实施例。气流阀32定位在气流导管18内。如图2中的箭头46所示，气流导管18接收气流。当气流导管18的敞开内部48内的气流较弱时，阀部件50处于图2中所示的就座位置。在该就座位置，形成为阀部件50的一部分的密封环52接触外边沿M，该外边沿M限定对于气流导管18的排出开 Π 56。在图2中所示的实施例中，密封环52包绕阀部件50的主体部分58。主体部分58 包括圆柱形重量环60，该重量环60产生偏压力以将密封环52保持在图2中所示的就座位置。重量环60可由相对致密的材料形成以增加阀部件50的重量。在图2中所示的实施例中，重力产生保持密封环52抵靠气流导管18外边沿M所需的偏压力。然而，构想出的其它类型的偏压力，如弹簧产生的偏压力，也在本公开内容的范围内。阀部件50的主体58包括气体通路62，该气体通路62从入口开口 64延伸至出口开口 66。入口开口 64定位成低于排出开口 56且因此在排出开口 56的上游，使得由箭头 68所示的部分气流即使在阀部件处于就座位置时也进入气体通路。在图2中所示的实施例中，柔性膜70附接到阀部件50本体部分58的上端72上。 柔性膜70为圆形，且沿径向向外延伸至径向边缘74。在图2中所示的松弛状态下，径向边缘74接触稳定导管78的内表面76。然而，在图2中所示的软弱状态下，径向边缘74不会在内表面76上施加径向力，因为膜70未充气且为柔性的。在备选构造中，柔性膜的尺寸可使得在柔性膜充气之前柔性膜将不会接触内表面76。在图2中所示的实施例中，柔性膜70具有外边缘80，该外边缘80通过挠性0形环 82附接到本体部分58上。0形环82置于形成在本体部分58中的凹槽84内。0形环82在柔性膜70与本体部分58之间产生不透流体的密封而将柔性膜70固定到本体部分58上， 使得柔性膜70包绕形成为气体通路62的一部分的出口开口 66。0形环86定位在主体58与重量环60的下端88之间。0形环86防止在由重量环 60与本体部分58外表面之间的物理相互作用所产生的间隙之间的气体流动。当气流在气流导管18内增加时，例如当图1中所示的吸气流动控制阀组件沈打开时，增加的气流产生跨越膜70的压差。如图3中所示，压差导致柔性膜70扩张。当柔性膜70扩张时，敞开内部90的尺寸增大，且径向边缘74压靠稳定导管78的内表面76。柔性膜70的充气在径向边缘74与内表面76之间产生摩擦相互作用。摩擦相互作用限制阀部件50的竖直运动。限制运动作用为阻尼器，以减小由密封环52的下表面92与限定排出开口 56的外边沿M之间的气流所产生的振动和振荡。该气流由图3中的箭头94示出。在图3中所示的实施例中，阀部件50从图2中的就座位置移动至流动位置，在流动位置，密封环52与外边沿M间隔开以容许箭头94所示的气流。如前文所述，当气流足以克服由重量环60所产生的偏压力时，阀部件50移动至图3中所示的流动位置。在图3中所示的位置，柔性膜70充气，且阀部件50移动至其流动位置。柔性膜70 设计成使得柔性膜70在阀部件50从图2中的就座位置移动至图3中的流动位置之前，基于箭头68所示的气流充气。以此方式，柔性膜70接触稳定导管的内表面76以防止阀部件的振荡，如所述那样。当吸气流动控制阀组件关闭并减小敞开内部48内的气流时，阀部件50上的偏压力致使阀部件50回到图2中所示的就座位置。当气体流速进一步减小时，柔性膜70开始放气，直到柔性膜回到图2中所示的放气状态。柔性膜选择为使得柔性膜在阀部件从就座位置移动至流动位置之前及期间充气，以及放气以容许阀部件50从流动位置回到就座位置。 柔性膜70的充气由选定为用于柔性膜的材料和形成柔性膜的材料厚度所控制。现在参看图4和图5，其中示出了阀部件100的第二实施例。阀部件100以与图2 和图3中所示的阀部件50几乎相同的方式起作用。在图4和图5中所示的实施例中相似的参考标号将用于相似构件。阀部件100包括气体通路62，气体通路62从入口开口 64延伸至一对出口开口 10 和10沘。该对出口开口 102形成为横向气体通路104的一部分。横向气体通路104 连接到气体通路62上，且沿径向方向向外延伸。在图4中所示的实施例中，本体部分58的上端106收纳第一柔性膜108和第二柔性膜110。第一柔性膜通过第一 0形环112保持在上端106上，而第二柔性膜110通过第二 0形环114保持就位。如图4中所示，第一柔性膜108包绕第一出口开口 102a，而第二柔性膜110包绕第二出口开口 102b。当气流较弱且不足以致使阀部件100从图4中所示的就座位置移动时，则密封环 52接合外边沿M以防止气体围绕阀部件100流动。当气流增加时，气流传送到气体通路 62中，如箭头116所示。气流116在气体通路62内向上传送并进入横向气体通路104。气流传送出该对相对的出口开口 10 和102b，并开始使第一柔性膜108和第二柔性膜110充气。当柔性膜108和110开始充气时，各膜的外表面118开始朝稳定导管78的内表面76 向外移动。当气流达到足够值时，外表面118接合稳定导管78的内表面76。当气流继续增加时，阀部件100向上移动，直到密封环52在下表面92与限定排出开口 56的外边沿M之间产生间隙，如图5中所示。如箭头94所示，气体流过该开口。第一柔性膜108与第二柔性膜110之间的相互作用减小了由气流94所造成的振动和振荡。一旦吸气阶段已完成，则吸气流动控制阀组件关闭，这减小了气流导管18的敞开内部48内的流动。当流速减小时，由重量环60所产生的偏压力将阀部件100从图5中所示的流动位置移动至图4中所示的就座位置。正如第一实施例，第一柔性膜108和第二柔性膜110构造成使得第一柔性膜108和第二柔性膜110经放气以容许阀部件100移动至图4 中所示的就座位置。因此，各柔性膜108，110外表面118与稳定导管78之间的摩擦相互作用将消除以容许阀部件100回到图4中所示的就座位置。再次的是，用于产生柔性膜108， 110的材料的厚度和类型选定为用以确保柔性膜在关于阀部件100在就座位置与流动位置之间移动的适当时间充气和放气。本书面描述使用了包括最佳方式的实例来公开本发明，并且还使得本领域的任何技术人员能够制造和使用本发明。本发明可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域的技术人员所想到的其它实例。如果这些其它实例具有与权利要求的字面语言并无不同的结构元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无实质差异的同等结构元件，则认为这些实例在权利要求的范围之内。
权利要求
1.一种气流阀(32),包括具有排出开口(56)的气流导管(18)，其中，所述气流导管接收将由所述气流阀调节的气流；阀部件(50)，所述阀部件(50)可在用以防止气体流过所述排出开口的就座位置与所述阀部件移离所述排出开口以容许气体流过所述排出开口的流动位置之间移动；形成在所述阀部件中的气体通路￠2);以及安装到所述阀部件上且与所述气体通路成流体连通的至少一个柔性膜(70)，其中，所述气流使所述柔性膜充气以稳定所述阀部件的运动。
2.根据权利要求I所述的气流阀，其特征在于，所述气体通路从入口开口(64)延伸至出口开口(66)，其中，所述入口开口定位在所述气流导管内以便在所述阀部件处于所述就座位置时接收所述气流。
3.根据权利要求2所述的气流阀，其特征在于，所述柔性膜包绕所述出口开口，使得所述气流导管内的气流经由所述气体通路接收在所述柔性膜内。
4.根据权利要求2所述的气流阀，其特征在于，所述气体通路包括两个出口开口 (102a，102b)，以及所述气流阀(100)包括两个柔性膜(108，110)，其中，每个所述柔性膜 (108,110)均包绕一个所述出口开口 (102a，102b)。
5.根据权利要求I所述的气流阀，其特征在于，所述阀部件偏压在所述就座位置且其中在所述气流将所述阀部件从所述就座位置移动至所述流动位置之前，所述气流使所述柔性膜充气。
6.根据权利要求5所述的气流阀，其特征在于，所述气流阀还包括包绕所述柔性膜的稳定导管(78)，其中，所述柔性膜充气成与所述稳定导管接触以稳定所述阀部件的运动。
7.根据权利要求4所述的气流阀，其特征在于，所述阀部件偏压在所述就座位置且其中在所述气流将所述阀部件从所述就座位置移动至所述流动位置之前，所述气流使所述柔性膜(102a, 102b)充气。
8.根据权利要求7所述的气流阀，其特征在于，所述气流阀还包括包绕所述阀部件的稳定导管(78)，其中，所述柔性膜(102a，102b)充气成与所述稳定导管接触。
9.根据权利要求5所述的气流阀，其特征在于，所述阀部件通过重力偏压到所述就座位置。
10.根据权利要求I所述的气流阀，其特征在于，所述气流导管包含在换气机中。
全文摘要
本发明涉及气压振动阻尼装置。具体而言，一种具有气压振动阻尼装置的气流阀(32)，该气压振动阻尼装置用以减小由气体穿过气阀的流动所产生的振动。气阀包括终止于排出开口(56)处的气流导管(18)。阀部件(50)相对于排出开口可动地定位，且在流动状态下容许气体流动而在就座位置阻止气体流动。阀部件包括形成在阀部件内的气体通路(62)。至少一个柔性膜(70)安装到阀部件(50)上且包绕气体通路的出口开口(66)。当气流导管(18)内的气流增加时，柔性膜(70)充气，使得柔性膜接触稳定导管(78)的内表面(76)。柔性膜与稳定导管(78)之间的相互作用减小了由气体穿过阀部件的流动所产生的振动。
文档编号A61M16/20GK102526856SQ20111042701
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月8日 优先权日2010年12月8日
发明者J·N·马沙克 申请人:通用电气公司