技术领域
[0001] 本
发明涉及医疗器械领域，具体涉及呼吸机系统。
背景技术
[0002] 目前市场上现存的呼吸机主要分为两种：
气动电控呼吸机以及电动电控呼吸机，这两种呼吸机都必须依靠外部电源供能才能进行正常的工作，因此，在无法提供
电能的场合(例如
高压氧舱、飞机、潜艇以及MPI环境等)，上述两种呼吸机都无法使用。并且由于这两种呼吸机采用了外部电源以及电气控制方式，则必然存在一定的
电磁干扰，这对整个呼吸机系统的操作
精度(呼吸送气、气压监控、报警显示等)会造成不利影响，因此也对工作环境具有很高的要求。
[0003] 因此，需要提供一种呼吸机系统，它可以在无电源的情况下进行操作，无需采用
电路来控制呼吸机的运行。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种呼吸机系统，它采用压缩气体为动
力，操作无需外部电源，并且采用纯机械的控制方式。针对上述技术问题，本发明提供了一种呼吸机系统，该呼吸机系统采用压缩气体作为动力，特别地，该呼吸机系统的操作采用气控方式、无需外部电源。本呼吸机系统包括机械送气通路，其中，机械送气通路包括：
频率发生
阀，它的进气端口连接至气源，该频率发生阀用于实现吸气和呼气的转换；频率调节阀，它的进气端口连接于频率发生阀的调节端口，频率调节阀用于控制频率发生阀的换向频率；潮气量调节阀，连接于频率调节阀的出气端口并用于控制每分钟的通气量；氧气浓度调节器，连接于潮气量调节阀并用于调节来自气源的氧气的浓度；通气道，一端连接于氧气浓度调节器而另一端与患者的
呼吸道相通。
[0005] 优选地，根据本发明的呼吸机系统，其中，呼吸机系统的机械送气通路还包括：第一
节流阀，它连接于频率调节阀的调节端口并与大气相通，用于调节呼气吸气的时间比。
[0006] 优选地，根据本发明的呼吸机系统，其中，呼吸机系统还包括：第二节流阀，两端各自连接于频率调节阀的出气端口和氧气浓度调节器，用于调节氧气与由外界引入的空气的混合比例。
[0007] 优选地，根据本发明的呼吸机系统，其中，呼吸机系统还包括同步触发通路，该同步触发通路包括：压力
采样端口，与患者的呼吸道相通；触发器，连接于压力采样端口和频率发生阀的出气端口，该触发器响应于患者的主动吸气动作而使频率发生阀开始送气操作。
[0008] 优选地，根据本发明的呼吸机系统，其中，呼吸机系统还包括压力表，它与患者的呼吸道相通以用于对呼吸道中的压力进行实时监测。
[0009] 优选地，根据本发明的呼吸机系统，其中，呼吸机系统还包括气源低压警报通路，该气源低压警报通路包括：气源低压警报阀，它与气源相通并且当气源的压力低于预定的气源压力临界值时开启；气源低压视觉警报器，它连接于气源低压警报阀并由气源低压警报阀驱动而发出视觉警示。
[0010] 优选地，根据本发明的呼吸机系统，其中，气源低压警报通路还包括气源低压听觉警报器，它连接至气源低压警报阀并由气源低压警报阀驱动而发出听觉警示。
[0011] 优选地，根据本发明的呼吸机系统，其中，气源低压警报通路还包括第三节流阀(121)，它两端分别连接于气源低压警报阀和气源低压听觉警报器，用于调节来自气源低压警报阀的控制气流的流量。
[0012] 优选地，根据本发明的呼吸机系统，其中，呼吸机系统还包括气道高压警报通路，该气道高压警报通路包括：第一气道高压警报阀，它与通气道相通并且当通气道中的压力高于预定的气道压力临界值时开启；气道高压视觉警报器，它与第一气道高压警报阀相通并由它驱动而发出视觉警示。
[0013] 优选地，根据本发明的呼吸机系统，其中，气道高压警报通路还包括第二气道高压警报阀，与通气道相通并且当通气道中的压力高于预定的气道压力临界值时开启；气道高压听觉警报器，与第二气道高压警报阀相通并由它驱动而发出听觉警示。
[0014] 优选地，根据本发明的呼吸机系统，其中，气道高压警报通路还包括
安全阀，与通气道相通并通向外界大气环境，该安全阀在通气道中的最大气道压力高于预定的最大气道压力值时开启。
[0015] 优选地，根据本发明的呼吸机系统，其中，呼吸机系统还包括手动送气通路，该手动送气通路包括手动通气阀，该手动通气阀与气源相通并通过操作者的按压操作而通气。
[0016] 优选地，根据本发明的呼吸机系统，其中，手动送气通路还包括压力调节阀，它连接于手动通气阀并与氧气浓度调节器相通，该压力调节阀调节并保持手动送气通路的压力。
[0017] 优选地，根据本发明的呼吸机系统，其中，手动送气通路还包括单向压力阀，它连接于手动通气阀并通向频率发生阀的出气端口，该单向压力阀使来自手动通气阀的气体单向流动。
[0018] 优选地，根据本发明的呼吸机系统，其中，呼吸机系统的机械送气通路还包括快速排气阀，它与通气道相通并通向外界大气环境，其中，该快速排气阀在吸气过程中关闭而与大气环境隔开，在呼气过程中开启而与大气环境相通。
[0019] 本发明具有以下技术效果：
[0020] 首先，根据本发明的呼吸机系统采用压缩气体作为动力，整个气路中的各个组成部分均为机械式结构，整个呼吸机系统的操作无需外部电源，因而不会具有电磁干扰并且可以应用于不具备外部电源的场合；
[0021] 其次，根据本发明的呼吸机系统具有同步触发通路，当患者主动吸气时该同步触发通路可以同步地触发吸气呼气通路进行机械送气以辅助患者呼吸；
[0022] 再次，根据本发明的呼吸机系统还具有气源低压警报通路和气道高压警报通路，当气源压力低于预定气源压力临界值或者气道压力高于预定气道压力临界值时可以进行同时发出视觉和听觉警报。
[0023] 本发明的呼吸机系统的其他有益效果将在随后的
说明书中更清楚地显现出来。
[0024] 应该理解，以上的一般性描述和以下的详细描述都是列举和说明性质的，目的是为了对要求保护的本发明提供进一步的说明。
附图说明
[0025] 附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本发明。这些附图图解了本发明的一些
实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。其中：
[0026] 图1示出了根据本发明的优选实施例的呼吸机系统的气路图。
具体实施方式
[0027] 下面参照附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
[0028] 图1中示出了根据本发明的优选实施例的呼吸机系统的气路图，它采用来自气源100的压缩气体(O2)作为整个气路系统的机械动力源，并且特别地，本呼吸机系统通过各种机械元件以及专
门设计的气路系统可以实现完全采用气控方式完成各种操作，例如，呼吸送气、气压监控、报警显示等，而无需外部电源，这样，在无法提供外部电源的场合，例如，高压氧舱、飞机、潜艇以及MRI环境等，本呼吸机系统都可以使用。同时，由于去除了外部电源以及相应的控制电路，则消除了
现有技术中采用气动电控或电动电控的呼吸机系统中存在的电磁干扰问题。下面将详细描述根据本发明的呼吸机系统的气路构成，其中，整个系统中的各个相互连接的组成元件都通过软管来连接。
[0029] 根据本发明的呼吸机系统首先包括机械送气通路，该机械送气通路用于通过压缩气源100提供的动力进行机械送气操作，以帮助无法自主呼吸的患者进行呼吸。该机械送气通路具体包括：频率发生阀106，它的进气端口A连接至气源100，该频率发生阀106通压压力平衡的原理而实现吸气和呼气的转换，它的具体结构和工作原理在中国
专利申请第200710306305.5号中已经详细描述，在这了就不再赘述了；频率调节阀107，它的进气端口D连接于频率发生阀106的调节端口B，该频率调节阀107用于控制频率发生阀106的呼吸换向频率(即，单位时间内呼吸的次数)，具体地，频率调节阀107利用针阀原理调节气体流速从而控制频率发生阀106的换向频率，当顺
时针转动频率调节阀107的调节端口F中的旋钮(即，针阀的
阀针)时可使频率发生阀106的换向频率降低，反之，当逆时针转动旋钮时则使换向频率增大；潮气量调节阀108，连接于频率调节阀107的出气端口E并用于控制每分钟的通气量，具体地，潮气量调节阀108也是采用针阀原理调节气体流速从而控制每分钟的通气量，当顺时针转动潮气量调节阀108的调节旋钮(即，阀针)时可降低气体流量，而逆时针转动时则增加气体流量；氧气浓度调节器114，连接于潮气量调节阀108并用于调节来自气源100的氧气的浓度使其适于患者呼吸，具体地，该氧气浓度调节器114利用文丘里原理，用高速氧气直射氧气浓度调节器114中的文丘里管道，从外界环境引入部分大气并与高浓度的氧气混合，从而降低氧气浓度；以及通气道123，它的一端连接于氧气浓度调节器114而另一端与患者的呼吸道相通，用于将经氧气浓度调节器114混合后的气体送至患者。
[0030] 此外，根据本发明的呼吸机系统，其中机械送气通路还包括第一节流阀119，它连接于频率调节阀107的调节端口F并与大气相通，用于调节呼气吸气的时间比。在呼吸过程中，有部分气体通过第一节流阀119排出系统，通过调节第一节流阀119的排气流量就可以调节频率发生阀106的换向速度，从而调整呼气吸气的时间比，具体的原理和工作方式也可参照中国专利申请第200710306305.5号。
[0031] 本呼吸机系统还包括第二节流阀120，它的两端各自连接于频率调节阀107的出气端口E和氧气浓度调节器114，用于调节氧气与由外接引入的空气的混合比例。
[0032] 进一步，本呼吸机系统还包括同步触发通路，该同步触发通路是用于在患者可以自主呼吸时同步地触发机械送气通路的开启，从而使机械送气通路进行送气操作，辅助患者进行呼吸。同步触发通路具体包括：压力采样端口200，与患者的呼吸道相通，用于采集患者呼吸道中的气体压力状况；触发器116，连接于压力采样端口200和频率发生阀106的出气端口C，该触发器116响应于患者的主动吸气动作而触发开启，从而使频率发生阀106的进气通路开启(即，切换到吸气阶段)，则由机械送气通路进行的吸气过程就开始了。具体地，该触发器116的具体结构和工作原理可以参照中国专利申请第200710306302.1号。
[0033] 本呼吸机系统还包括与上述同步触发通路的压力采样端口200相通的压力表115，它通过检测与患者的呼吸道相通的压力采样端口200处的气道压力以对患者呼吸道中的压力进行实时监测。在本实施例中，压力表115选用抗震型压力表，以便适用于具有剧烈震动和冲击的场合。
[0034] 进一步，根据本发明的呼吸机系统还包括气源低压警报通路，用于在气源压力过低，即，低于预定的气源压力临界值时发出视觉和听觉警报。该气源低压警报通路具体包括：气源低压警报阀102，与气源100相通并且当气源100的压力低于预定的气源压力临界值(例如，0.25MPa)时开启，开启后，气流通过气源低压警报阀102推动下述的两个警报器，实现视觉和听觉报警；气源低压视觉警报器103，连接于气源低压警报阀102并由气源低压警报阀102驱动而发出视觉警示；以及优选地还包括气源低压听觉警报器104，连接于气源低压视觉警报器103从而连接至气源低压警报阀102并由气源低压警报阀102驱动而发出听觉警示。具体地报警方式将在下文中描述。优选地，本气源低压警报通路还包括第三节流阀121，它的两端分别连接于气源低压警报阀102和气源低压听觉警报器104，用于调节来自气源低压警报阀102的控制气流的流量。
[0035] 进一步，本呼吸机系统还包括气道高压警报通路，用于在通气道123中的气道压力过高，即，高于预定的气道压力临界值时发出视觉和听觉警报。本气道高压警报通路具体包括：第一气道高压警报阀112，与通气道123相通并且当通气道123中的压力高于预定的气道压力临界值(例如，5KPa)时开启；气道高压视觉警报器111，与第一气道高压警报阀112相通并由它驱动而发出视觉警示。优选地，气道高压警报通路还包括：第二气道高压警报阀113，与通气道123相通并且当通气道123中的压力高于预定的气道压力临界值时(例如，5KPa)开启；气道高压听觉警报器110，与第二气道高压警报阀113相通并由它驱动而发出听觉警示。在第一气道高压警报阀112和第二气道高压警报阀113开启后，气流通过这两个警报阀分别推动气道高压视觉警报器111和气道高压听觉警报器110以发出视觉和听觉警示。
[0036] 本实施例的呼吸机系统中的气源低压视觉警报器103和气道高压视觉警报器111均为机械弹出式指示器，当然，也可以采用其他适合类型的指示器，例如，微型气动显示器。气源低压听觉警报器104和气道高压听觉警报器110在一定量的气流通过其中时进行发声报警。此外，在本实施例中，气源低压视觉警报器103与气源低压听觉警报器104为
串联方式连接，事实上，也可以采用并联的连接方式。
[0037] 优选地，气道高压警报通路还包括安全阀117，它与通气道123相通并通向外界大气环境，该安全阀117用于限制通气道123(即，患者的呼吸道)中的最大压力，在通气道123中的最大气道压力高于预定的最大气道压力值(例如，8KPa)时开启排气，从而确保患者安全呼吸。
[0038] 进一步，本发明的呼吸机系统还包括手动送气通路，用于通过手动方式辅助患者进行呼吸，该手动送气通路具体包括手动通气阀105，它与气源100相通并通向氧气浓度调节器114，该手动通气阀105通过操作者的按压操作而进行送气操作，按压手动通气阀105的
手柄即通气，停止按压手柄则停止通气。手动送气通路优选地还包括压力调节阀109，连接于手动通气阀105并与氧气浓度调节器114相通，该压力调节阀109是用于使通过手动送气通路输送至患者的气体压力保持在适当的范围，即，适于患者呼吸的范围，例如0.25MPa-5KPa之间。手动送气通路还包括单向压力阀122，连接于手动通气阀105并通向频率发生阀106的出气端口C，该单向压力阀122的作用是使来自手动通气阀105的气体单向流动，即，气体只能从手动通气阀105流出，而无法通过单向压力阀122回流。
[0039] 优选地，机械送气通路还包括快速排气阀118，它与通气道123相通并通向外界大气环境，其中，该快速排气阀118在患者的吸气过程(机械送气或手动送气)中关闭并与大气环境隔开，从而保证患者吸气时通气道123内的气体不会
泄漏，而快速排气阀118在呼气过程中，开启而与所述大气环境相通，从而有助于患者呼气。
[0040] 上述即为本发明的呼吸机系统的气路构成，下面将继续参照附图说明本呼吸机系统的工作方式，其中，各段连接管道(软管)均被赋予相应的参考标号，以便于说明。应注意，下面的描述中提及的方向性术语都是示例性的，并不用于限制本发明。
[0041] 参照图1，本呼吸机系统的工作过程如下。来自气源100的压缩氧气通过输气管道进入减压阀101，经过减压阀101而稳定至适当的压力值(例如，0.38MPa)，进而进入管道1，随后分为两路：一路进入频率发生阀106，一路通过管道6进入手动通气阀105。来自管道1的气体通过频率发生阀106的进气端口A进入频率发生阀106进而推动它内部的
活塞向左运动，气体随之通过频率发生阀106的出气端口B进入管道2，进而从频率调节阀107的进气端口D进入频率调节阀107。进入频率调节阀107的气体一部分通过它的出气端口E进入管道3，另一部分通过它的调节端口F进入管道16和18。进入管道3的气体一部分通过潮气量调节阀108进行调节后进入管道4、5，进而进入氧气浓度调节器114，经过浓度调节后的混合气体则通过通气道123进入患者的呼吸道，这就是机械送气的吸气过程。另外，从氧气浓度调节器114输出的混合气体还会进入安全阀117、第一气道高压警报阀112、第二气道高压警报阀113和快速排气阀118。通过安全阀117的限压，使通气道123内的气体压力不大于8KPa；当气道压力超过5KPa时，气体推动第一气道高压警报阀112的活塞使之开启，从而进入气道高压视觉警报器111，随之推动气道高压视觉警报器111的活塞伸出以实现视觉报警，与此同时，气体还推动第二气道高压警报阀113的活塞使之开启，从而进入气道高压听觉警报器110，从而使气道高压听觉警报器110发出声音警报。
[0042] 通过频率调节阀107而进入管道16、18的一部分气体中，进入管道16的气体通过管道12到达频率发生阀106的调节端口C进而进入频率发生阀106的左侧腔体，本气路中的气流速度较小，在经过一端时间以后，左侧腔体中的气压到达一定值，由于频率发生阀106的活塞的左侧截面积比右侧截面积大，当此时的左侧腔体中的气体施加给活塞的向右的力大于右侧腔体中的气体施加给活塞的向左的力时，则推动活塞向右运动，从而切断了管路1与管路2的连通，则吸气过程结束，呼气过程开始。在呼气过程开始后，由于不再有来自管道1的气体通过频率发生阀106进入管路2，则经过一段时间(呼气时间)后，频率发生阀106左侧腔体中的气压慢慢降低，当降低到一定值后，活塞左侧的压力小于活塞右侧的压力(由来自管路1的气体施加)，则活塞由再次被向左推动，这样就有开始了新的吸气过程。上述过程循环往复则就实现了通过机械送气通路辅助患者呼吸的操作。进入管道
18的气体进入第一节流阀119后有部分气体被排出，通过调节排出的气体量就可以调节吸气和呼气的时间比。
[0043] 如上所述，还有一部分来自管道1的气体通过管路6进入手动通气阀105，当需要进行手动送气时，就按压手动通气阀105的手柄，则气体分别进入管道11和管道19。进入管道19的气体直接进入压力阀109，通过压力阀109调压后进入管道5，最终通过通气道123到达患者的呼吸道，则实现了手动送气，当停止按压手动通气阀105的手柄，则手动送气停止。进入管道11的气体通过单向压力阀122进入管道12，进而到达频率发生阀106的左侧腔体，本气路中的气流速度较快，则频率发生阀106的活塞被很快地推向右侧，从而使机械送气通路中断，完全利用手动送气。
[0044] 进入管道6中的气体还有一部分进入管道7进而到达气源低压警报阀102，当气源压力低于0.25MPa(例如)时，则气源低压警报阀102开启，气体通过该阀102进入管道8，进而进入气源低压视觉警报器103并将它内部的活塞推出以实现视觉警示，气体继续通过管道9进入第三节流阀121，通过第三节流阀121进行流量调节后的气体进入气源低压听觉警报器104从而使它发出声音警报。
[0045] 通过潮气量调节阀108的气体还有一部分进入管道22，这部分气体在患者吸气(机械送气或手动送气)的过程中会将快速排气阀118关闭，从而将通气道123与外界大气隔离，保证患者吸气时通气道123内的气体不会泄漏；相反地，在呼气阶段，由于频率发生阀106将管道1和管道2切断，则管道22内没有气体存在，则快速排气阀就在通气道123中的气体的驱动下处于打开状态，这样患者的呼吸道就能与外界大气环境相通，有助于患者的呼气。
[0046] 此外，进入管道3的气体的一部分还进入了管道20，第二节流阀120就设置在管道20与连接于氧气浓度调节器114的管道21与之间，通过第二节流阀120的调节以使得由氧气浓度调节器114引入的空气与通过第二节流阀120调节后而进入管道21进而进入氧气浓度调节器114的氧气以适当的比例混合，从而适于患者呼吸。
[0047] 下面将描述根据本发明的呼吸机系统的同步触发通路的工作过程。当患者主动吸气时，与压力采样端口200相通的管道14内产生的
负压使连接于管道14另一端的触发器116内的活瓣
变形从而带动触发器116内部的杠杆运动，以使连接于触发器116的出气端口的管道13与管道14相通，由于管道13同时还与频率发生阀106的左侧腔体相通，则频率发生阀106左侧的压力快速降低，换向阀106内的活塞被向左推动，使得管道1与管道2连通，从而使新的吸气过程开始，即，通过患者的主动吸气完成了同步吸气触发。此外，管道
15还通过触发器116连通于管道14，这样连接于管道15的另一端的压力表115就与压力采样端口200相通，从而能够监测患者呼吸道内的压力。
[0048] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
