呼吸支持设备的制作方法

本发明属于医疗设备技术领域，具体涉及一种呼吸支持设备。

背景技术：

多种呼吸系统疾病以及临床缺氧者都需要在使用呼吸机的治疗的同时，加入吸氧的治疗，以纠正缺氧，提高动脉血氧分压和氧饱和度的水平，促进代谢。呼吸机根据治疗方案向患者的气道递送富含氧气的加压流是解决这类患者吸氧最直接有效的方法。

在申请号为201610462324.6的专利文献中，提出了一种用于呼吸机的空氧混合气道及呼吸机和方法，呼吸机包括氧气气路、空气气路及设有上述空氧混合气道的空氧混合室，氧气气路上设有氧气微型比例阀、氧气流量传感器和氧气截流件，空气气路上设有风机、空气压力调节阀、空气流量传感器和空气截流件，氧气阀根据需输出的混合气体氧浓度及空气流量传感器测得的空气流速，调节阀门的开度实现对氧气流速的调节。

但是，在该专利文献等的以往呼吸机结构中，存在以下几个方面的不足：

一，呼吸机通常在空气气道内设有空气流量传感器，在氧气气道内设有氧气流量传感器，由此来分别监测空气气道和氧气气道的流量，而在空气和氧气混合后的风机的后端没有设置流量监测，而不管何种氧气浓度的混合气体，经过气道进行传输到患者连接口，总流量不可避免有一定的损失，因此传统的通过将空气流量和氧气流量相加来得到总流量的方式，获得的总流量数据并不精确；

二，传统的呼吸机通常没有氧浓度检测功能，其氧浓度控制是通过对空气与氧气混合流量的体积参数进行计算而得出，而这样获得的氧浓度数据并不精确，在呼吸机设备中的氧气浓度无法确定的情况下，难以实现氧浓度的高精度控制；

三，呼末二氧化碳(etco2)监测可反映肺通气、肺血流，当使用机械通气患者在漏气、导管扭曲、气管阻塞等故障时，可立即出现etco2数字及形态的改变并报警，一边及时发现做出相应处理，现有的呼吸机没有在呼吸罩一端进行二氧化碳检测的功能，呼末二氧化碳(etco2)临床医生在需要获得患者呼末二氧化碳监测值时，往往需要另外使用呼末二氧化碳监护仪，使用麻烦，增加了设备成本，以及医生或护士的劳动力；

四，呼吸机通过风机对空气进行增压，提供具有一定压力或流量的空气流，而现有的呼吸机中，并没有设置对风机进气口端的负压监测，因为风机进气口端的气流进入压力，影响风机的工作效率，若风机进气口阻力过大，会导致风机输出气流温度升高，从而使向患者输入气体的温度升高，导致患者不适，风机进气口阻力过大也会导致风机输出气体压力和流量降低，呼吸机控制精度降低，也严重影响患者的治疗效果；

五，呼吸机作为一种用于预防和治疗呼吸障碍、挽救甚至延长患者生命的重要医疗设备，能够正常有效运行是对患者生命安全的重要保障，因此对呼吸机气道内的流量和压力监控更加至关重要，现有的呼吸机的报警监控装置仅是简单的通过设置压力传感器来检测气道内的气流压力值，一旦压力传感器发生故障，就不能真正实现对患者呼吸气流的有效监管；并且，仅仅检测气道内压力并不能实现真正的故障监测。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提供一种呼吸支持设备，旨在解决背景技术中提出的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种呼吸支持设备，包括：

氧气气路，其进气端连接高压氧气源，

空气气路，其进气端连接空气源，

空氧混合室，其进气端与所述氧气气路和空气气路的出气端连接，空氧混合室的出气端连接至患者连接口；

所述空氧混合室与患者接口之间设有空氧混合气道，所述空氧混合气道包括：依次连接的涡轮风机、稳流室和空氧截流件，所述稳流室的出气口连接有用于检测稳流室出气口气流压力的第一压力传感器，所述空氧截流件的前后端设有总流量传感器，空氧截流件的后端设有氧浓度传感器。

优选地，所述涡轮风机的风机入口连接有第一气管，所述稳流室的出气口连接有第二气管，所述第一压力传感器通过第一切换阀连接第一气管和第二气管。

优选地，所述第二气管上还通过第三气管连接有第二压力传感器。

优选地，所述呼吸支持设备设有能够连通大气的大气校零端口，所述第二气管上设有第二切换阀，所述第二切换阀通过第四气管连接所述大气校零端口，所述第三气管上设有第三切换阀，所述第四气管上设有大气压力传感器。

优选地，所述患者连接口设有呼吸面罩，所述呼吸面罩上设有患者面罩接口，所述第二气管上还设有第四切换阀，所述第四切换阀通过第五气管连接所述患者面罩接口，所述第三气管上设有第五切换阀。

优选地，所述第五气管上设有呼末二氧化碳监测模块。

优选地，所述空氧混合气道上还设有位于涡轮风机和稳流室之间的温度传感器。

优选地，所述空氧混合气道上设有靠近所述氧浓度传感器的泄流口。

优选地，所述第一切换阀、第二切换阀、第三切换阀、第四切换阀、第五切换阀为两位三通阀。

优选地，所述氧气气路包括依次连接的高压氧气接头、氧气过滤器、安全阀、氧气定量室、氧气压力传感器、氧气比例阀、第一降噪件、稳流件、氧气截流件和氧气流量传感器；所述空气气路包括依次连接的空气入口、空气过滤器和第二降噪件。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果：

一，现有的呼吸机中，通常将风机设在空气气路中，单独对空气气流增压，增压后的空气气流流向流速不稳定，压力不均衡，此时在涡轮风机出口端设置压力传感器来检测风机输出的压力，数值不稳定，检测精度低，并且，为了调节不稳定的空气气流的压力和流量，在涡轮风机出口端设置空气压力调节阀，增加了气道复杂度，增加了成本。

本发明将涡轮风机设于空氧混合室之后，先通过空氧混合室使氧气气流和空气气流进行充分混合，形成具有一定氧浓度的空氧混合气流，再通过稳流室使空氧混合气流流速稳定，不仅使通过第一压力传感器测得的稳流室出口端的空氧混合气流的压力更精准，而且不需要再设置压力调节阀。

本发明还在空氧截流件的前后端设置总流量传感器来检测涡轮风机后端的空氧混合气流的总流量，在空氧截流件后端设置氧浓度传感器来检测空氧混合气流的氧浓度，这样测得的总流量数值和氧浓度数值更直接也更精准，从而提高对设备工作参数监控的准确性。

二，本发明设有第一切换阀、第一气管和第二气管，通过第一切换阀的控制切换，第一压力传感器不仅可以用于检测稳流室出口的气流压力，还可以用于检测涡轮风机入口端压力，从而实现对风机进气口端的负压监测，解决由于风机气阻过大会导致风机输出气体温度升高、流量和压力降低从而影响患者治疗效果的问题。

三，本发明不仅设有第一压力传感器，还在连接第一压力传感器与稳流室出气口端的第二气管上设置第三气管来连接第二压力传感器，由此，从稳流室出口流出的空氧混合流体的压力可以通过第一压力传感器和第二压力传感器之任一进行检测，有效地防止了当只有一个压力传感器发生故障时会失去对空氧混合流体压力的监测，从而危害患者的治疗的情况的发生。

四，本发明所述呼吸支持设备还设有用于实现对第一压力传感器和第二压力传感器进行校零校准的大气校零端口，第一压力传感器通过控制第二切换阀来连接所述大气校零端口，第二压力传感器通过控制第三切换阀来连接所述大气校零端口，大气压力传感器用于检测大气压力，由此，当关断第一压力传感器、第二压力传感器与空氧混合气路的连接时，若检测到的大气压值与大气压力传感器检测到的大气压力不一致时，则需要对第一压力传感器和第二压力传感器进行校零校准，从而不断改进和保证第一压力传感器和第二压力传感器的检测精度，继而保证整个呼吸支持设备对气道内呼吸压力的有效监控。

五，本发明还在呼吸面罩上通过一微小的压力采集管设置一患者面罩接口，压力采集管内径很细小，保证不影响呼吸面罩内压力，或者可以通过计算机软件修正，第一压力传感器通过控制第四切换阀可以以连接该患者面罩接口，第二压力传感器通过控制第五切换阀来连接该患者面罩接口，当第一压力传感器、第二压力传感器连接患者面罩接口时，用于检测呼吸面罩内的压力值。

六，本发明患者面罩接口还连接有呼末二氧化碳监测模块，将呼末二氧检测模块也集成在本呼吸支持设备内，由此在医生或护士需要获得患者呼末二氧化碳值时，不再需要另外连接其它的仪器，减轻了设备的使用成本，减轻了患者的使用复杂度。

七，本发明在涡轮风机和稳流室之间设有温度传感器，由于涡轮风机在工作时会发热，而呼吸机产品标准有规定涡轮风机输出气体温度不能超40℃，因此设置温度传感器用于监测出气口温度，当温度过高时能够触发报警，从而保证呼吸机的工作安全。

八，本发明为了提高氧浓度传感器的测量精度，还在氧浓度传感器附近设置一泄流口，当患者呼气时，在泄流口的上游气道内仍存在有一定流速的总流量，且此时氧气流速仍然被氧气比例阀控制在最高精度氧气流速范围内，泄流口由此能够提高氧浓度精度。

九，本发明总流量传感器、氧浓度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器及五个切换阀组成了一个精密的压力监测系统，通过各切换阀的组合动作，可以实现第一压力传感器对涡轮风机入口端的负压监测、涡轮风机后端压力输出监测、患者面罩端压力监测和大气压力校零，同理，第二压力传感器也可实现涡轮风机后端压力输出监测、患者面罩端压力监测和大气压力校零，不仅提高了整个呼吸支持设备的控制精度，从而对整个呼吸支持设备进行了全面有效的保护。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提出的呼吸支持设备的结构框图；

图2为图1提出的呼吸支持设备中空氧混合气道的结构图。

本发明的附图标号说明：

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种呼吸支持设备。

请参照图1至图2，呼吸支持设备，包括氧气气路、空气气路、空氧混合室3和空氧混合气路。

氧气气路：

氧气气路包括依次通过管道连接的高压氧气接头11、氧气过滤器12、安全阀13、氧气定量室14、氧气比例阀15、第一降噪件16、稳流件17和氧气截流件18。

高压氧气接头11，是氧气气路的进气端，用于外接高压氧气源。氧气过滤器12，用于进行杂质滤除，用于清除微小颗粒和水珠等杂质。安全阀13，设于氧气过滤器12和氧气定量室14入口之间，用于避免超过正常压力范围的高压氧源直接作用于患者，危及患者的生命安全，安全阀13在接入高于氧源压力的错误操作时开启，有效保护呼吸机气道及患者安全；

氧气定量室14，是在氧气气路上设置一个容积增大的氧气存储空间，可以是氧气气路上旁接一个大容量容器，也可以是直接在安全阀13和氧气比例阀14之间的连接管道某处内径增大，形成一个大空间的氧气储备室，由此，当患者吸气时，对氧气的吸入增加，受氧气输入管道最高流速限制，经氧气管道输送的氧气流量不足以支撑氧气的高流速瞬间增大，从而影响到管道内氧气浓度，而通过氧气定量室的设置，氧气定量室内储备有氧气体，可以在高流速氧气流到来时，为氧气气道提供额外的氧气供应，当患者呼气时，氧气源再通过氧气管道向氧气定量室内补充氧气体，以在下一次吸气时继续为患者进行氧气补充，从而提高氧气管道内氧浓度的精度。

氧气比例阀15，用于调节氧气流速。第一降噪件16，用于降低氧气气路上的噪音。稳流件17，使氧气流速稳定，使位于下游的氧气截流件18能够产生稳定的压差，使氧气流量传感器102采集到的值更加精确，提高氧气流量传感器102的测量精度。氧气截流件18，氧气通过氧气截流件18在其前后两端产生压差。

此外，氧气气路在氧气定量室出口和氧气比例阀之间设有高压氧压力传感器101，用于检测氧源压力，用于报警或提示氧源压力；氧气气路还在氧气截流件18前后端设有氧气流量传感器102，用于通过测量在氧气截流件前后端的压差来测量实际氧流量。

空气气路：

空气气路包括依次连接的空气入口21、空气过滤器22和第二降噪件23。空气通过空气入口21进入空气气路，空气过滤器22，用于过滤空气杂质。降噪件23，用于降低空气噪音。

空氧混合室3：

空气混合室3内设有空氧混合气道，空氧混合气道包括抗扰流件31及空氧混合腔32，抗扰流件31设有氧气气道311和空气气道312，空气气道312为两端开口的圆柱形腔体，氧气气道311为环绕空气气道设置的圆环形腔体，氧气气道311的一端封闭、另一端设有氧气阻片313，氧气气道311的外侧设有氧气入口314。空氧混合腔32一端设有锥形混合入口321，通过锥形混合入口321将氧气气流导入空气气流中，使空气和氧气混合更加均匀，空氧混合腔32内设有混流片322。经抗扰流件31出来的氧气流、空气流分别从氧气气道、空气气道汇入到空氧混合腔32的锥形混合入口321，在经过混流片322进行气流搅动，从而再次将气流进行充分混合，混合后的气流从空氧混合腔32的出口输出，由此输出的空氧混合气体具有较高的压力精度。

空氧混合气路

空氧混合气路包括涡轮风机41、稳流室42、空氧截流件43、温度传感器401、总流量传感器402、氧浓度传感器403、泄流口44、患者连接口45，以及第一压力传感器404、第二压力传感器405、第一切换阀461、第二切换阀462、第三切换阀463、第四切换阀464、第五切换阀465、呼末二氧化碳传感器406、大气压力传感器407、大气校零端口48和患者面罩接口49。

混合后的空氧气流进入涡轮风机41，涡轮风机41用于对空氧气流进行增压。稳流室42，用于对涡轮风机41输出的压力空氧气流进行稳定，为后端的压力传感器和总流量传感器采集提供稳定的气流条件。空氧截流件43，氧气通过空氧截流件43在其前后两端产生压差。温度传感器401，涡轮风机41在工作中会发热，呼吸机产品标准规定，涡轮风机输出气体温度不能超40℃，因此设置温度传感器401用于监测出气口温度，并提高涡轮风机工作保护或报警的。总流量传感器402，通过测量在空氧截流件43前后端的压差来测量混合后的空氧气流的流量，相比传统的通过将分别测到的氧气流量和空气流量相加得到总流量的方式，设置总流量传感器获得的数据更准确。氧浓度传感器403，设于空氧截流件43的出口端，用于检测混合后的空氧气流的内的氧气浓度，相比传统的需要通过管道体积和流量来计算处氧浓度，采用氧浓度传感403器测得的氧气浓度数据更精确。

泄流口44，设于空氧混合气路上的氧浓度传感403器附近，用于提高氧浓度传感器403的测量精度，具体原理为：氧气浓度是利用氧气和混合后的空氧气体的体积比来计算得出，当患者呼气时，输出的空氧气流的总流量很小，甚至存在负流量，此时需要关小甚至关闭氧气比例阀，而氧气比例阀若调小流量或关闭，会导致氧气气道内的氧气流体的流速精度非常差，因此，在靠近氧浓度传感器403的附近设计一个泄流口44，当患者呼气时，在泄流口44的上游气道内仍存在有一定流速的总流量，且此时氧气流速仍然被氧气比例阀控制在最高精度氧气流速范围内，泄流口因此能够提高氧浓度精度。

第一压力传感器404通过第一切换阀461连接第一气管471和第二气管472，第一切换阀461为一两位三通阀，第一气管471连接于涡轮风机入口端，使得第一压力传感器404能够用于检测涡轮风机41入口端的空氧气流压力，第二气管472连接于稳流室42的出口端，能够用于检测稳流室42出口端的空氧气流压力。第二气管472上设有第二切换阀462和第四切换阀464。第二压力传感器405通过第三气管473也连接所述稳流室42的出口端，第三气管473上设有第三切换阀463和第五切换阀465。第二切换阀462、第三切换阀463、第四切换阀464和第五切换阀465都为二位三通电磁阀。

此外，本呼吸支持设备还设有大气校零端口48和患者面罩接口49，大气校零端口48通过第四气管474连接第二切换阀462和第三切换阀463，患者面罩接口49通过第五气管475连接第四切换阀464和第五切换阀465。并且，第四气管474上还设有大气压力传感器406，第五气管475上设有呼末二氧化碳传感器407。

由此，当控制第一切换阀461、第二切换阀462和第四切换阀464处于不同的工作机能状态时，可以分别用于实现不同的功能作用，具体包括：

状态1：第一切换阀461左位，第一压力传感器404连通涡轮风机41进气端，用于检测涡轮风机41进气端压力；

状态2：第一切换阀461右位，第二切换阀462、第四切换阀464都左位，第一压力传感器404连通稳流室42出口端，用于检测稳流室42出口端气体的压力；

状态3：第一切换阀461右位，第二切换阀462右位，第一压力传感器404通过大气校零端口48连接大气，用于对第一压力传感器404进行校零校准；

状态4：第一切换阀461右位，第二切换阀462左位，第四切换阀464右位，第一压力传感器连接患者面罩接口49，用于检测患者面罩接口49处气流压力。

当控制第三切换阀463和第五切换阀465处于不同的工作机能状态时，可以分别用于实现不同的功能作用，具体包括：

状态5：第三切换阀463左位，第五切换阀465左位，第二压力传感器连通稳流室出口端，用于检测稳流室42出口气体的压力；

状态6：第三切换阀463右位，第二压力传感器405连接大气校零端口48，用于对第二压力传感器405进行校零校准；

状态7：第三切换阀463左位，第五切换阀465右位，第二压力传感器405连接患者面罩接口49。

其中，当各阀处于状态1时，第一压力传感器404用来监测涡轮风机入口端气流压力，用于判定是否存在管道堵塞或氧气失控，当空气气体堵塞，例如过滤片长时间未更换，灰尘堆积造成空气进气口气阻增大时，第一压力传感器404会检测到涡轮风机入口端压力降低至报警阈值，触发报警，若氧气失控，涡轮风机入口端压力则增大至报警阈值，从而触发呼吸机进行报警。

当各阀处于状态2时，第一压力传感器404用来监测涡轮风机的输出气流压力，以此可以用来判定涡轮风机41的工作状态，并且，若患者面罩接口49处未接或堵塞时，可以用状态2测到的涡轮风机输出压力代替面罩端压力，并报警；当各阀处状态5时，第二压力传感器405可以用于检测涡轮风机的输出压力，用于规避当第一压力传感器404单一出现故障时无法采集涡轮风机前端压力，是一种应急机制。

当各阀处于状态3时，用于对第一压力传感器404进行校零校准，当各阀处于状态6时，用于对第二压力传感器405进行校零校准。当第一压力传感器404或第二压力传感器405老化或工作环境电压变化，对传感器进行校零和校准，可以消除传感器的温度和灵敏度偏移所产生的误差，从而保证传感器的测量精准度。大气压力传感器用于检测大气实际压力值，若第一压力传感器404或第二压力传感器405检测到的压力值与大气实际压力值不相同，则第一压力传感器404或第二压力传感器405测量不准确需要进行校零校准，此时打开大气校零端口48，控制第一压力传感器404或第二压力传感器405通过大气校零端口48和大气相通，通过传感器自校正装置或专门的检测仪器对传感器进行校零和大气压力校准，校零校准结束，再将大气校零端48口关闭，从而可以不断改进和保证传感器的测量精准度。

当各阀处于状态4时，第一压力传感器404用于检测患者面罩接口49处压力，当各阀处于状态7时，第二压力传感器405也可以用于检测患者面罩接口49处压力，由此，当第一压力传感器和第二压力传感器中其一发生故障时，可转换使用另一进行面罩压力监测。

通常情况下，第一压力传感器404一直在监测稳流室42中压力，第二压力传感器405用于监测患者面罩接口端压力。启动时，两个压力传感器都有短暂的时间通过大气校零端口接大气压力来用于自身压力精度校准。当氧气流量传感器102和总流量传感器402数据异常时，第一压力传感器404切换到涡轮风机前端，监看是否存在状态1所描述的管道堵塞或氧气失控的现象。

呼末二氧化碳监测模块包括吸引泵和呼末二氧化碳传感器407，吸引泵用于从患者面罩内吸取超微量流量的气体，通过具有微小且恒定流速的气体来监测患者面罩内二氧化碳的含量，对呼吸面罩内压力的影响较微小，微小的影响可以通过连接计算机系统软件进行修正，从而不会患者面罩内压力的采集精度。本呼吸支持设备由于设置了呼末二氧化碳监测模块，将呼末二氧化碳监测模块设于设备内部，使得无需再另外使用监护仪，降低了患者使用的复杂度，使用更方便，也能够很好地监测到呼末二氧化碳值。

本发明通过第一压力传感器404、第二压力传感器405和五个两位三通阀组成了压力监测系统，通过两位三通阀的组合动作，可以实现第一压力传感器404对涡轮风机入口端的负压监测、涡轮风机后端压力输出监测、患者面罩端压力监测和大气压力校零，同理，第二压力传感器405也可实现涡轮风机后端压力输出监测、患者面罩端压力监测和大气压力校零。第一压力传感器404和第二压力传感器405能够在其中某一个传感器发生故障时起到备用作用，保证不影响患者的治疗效果，对进一步保证患者的身体安全非常关键。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。