用于控制流的呼氣閥的制作方法
【專利摘要】公開了一種用于控制流的系統(tǒng)和方法。所述系統(tǒng)包括入口通道（100、310）和出口通道（200、320）。所述入口通道具有在構造為連接至患者的第一端處的入口端口、以及具有至少部分環(huán)形的孔（314）的第二端。所述出口通道具有在第一端處的出口端口、以及在第二端處的孔（313）。所述系統(tǒng)進一步包括同中心地設置在所述至少部分環(huán)形的孔外面的流通道。所述流通道與所述出口通道流體連接。所述入口通道的所述至少部分環(huán)形的孔和所述出口通道的所述孔由座構件（312）隔開。所述入口通道的所述至少部分環(huán)形的孔和所述流通道由所述座構件隔開。
【專利說明】
用于控制流的呼氣閥
技術領域
[0001]本發(fā)明大體上涉及閥領域。更具體地，本發(fā)明涉及一種用機械地于控制通過至少一個通道的至少一個流體的流的閥裝置。甚至更具體地，在一些示例中，本發(fā)明涉及用于如醫(yī)用呼吸機或者機械呼吸機的呼氣閥。
【背景技術】
[0002]已知的是，當設計低壓閥時，尤其在醫(yī)用呼吸機的氣體控制領域中，尤為重要的是，閥中的流通道具有低流阻并且不具有湍流或者具有很少湍流。此外，經(jīng)常期望將閥設計為小而輕，并且可以使控制閥的致動器很小。
[0003]低壓閥應用的示例是在低壓系統(tǒng)中的呼氣閥、患者卸壓閥、混合器閥、以及流量閥。
[0004]現(xiàn)今，最普通設計的低壓閥包括抵靠管的末端放置以形成閥座的圓形盤。美國專利5，127，400公開了此設計的示例。此設計的缺點是流通道的復雜性，其造成了湍流和清潔問題。此外，當流僅僅取決于盤的外邊緣時，將整個圓盤暴露至壓力。由此，需要不必堅固、重和貴的致動器來控制這種類型的閥。
[0005]US3，942，547公開了一種用于將呼吸流引導到患者并且從患者引導呼吸流的閥，其具有:適合連接至呼吸源的第一端口、適合連接至患者的第二端口、以及用于控制第一端口與第二端口之間的流的以隔膜的形式的第一密封構件。由另一隔膜形成的第二密封構件控制通過通路的來自第二端口的流。
[0006]當隔膜與同心圓形邊沿接合時，控制室與通路之間的流的隔膜將防止其間的流。該布置導致消除噪音閥-隔膜振動，尤其是低呼氣氣體流，并且提高了座的有效性。因此，不存在如何通過小并且力較小的致動器來獲得具有對開和關進行的改進控制的更穩(wěn)定的閥的公開內(nèi)容。
[0007]US4，712，580公開了一種用于容積呼氣機電路的呼氣閥組件。通過將同心環(huán)支撐結構同心地設置在氣體入口導管中，隔膜可以用于允許完全流到減小流并且到防止流來選擇性地封閉氣體入口導管。
[0008]因此，不存在如何通過小并且力較小的致動器來獲得具有對開和關進行的改進控制的更穩(wěn)定的閥的公開內(nèi)容。
[0009]因此，改進閥將是有利的，并且具體是可以使用更小并且力較小的致動器來控制的致動器控制的閥。這將改進對小并且輕的致動器控制的閥的關和開進行的控制，改進該閥成本效益，并且/或履行該閥的上面提及的標準，該小并且輕的致動器控制的閥具有低流阻并且不具有湍流或者具有很少湍流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]因此，本發(fā)明的示例優(yōu)選尋求，諸如通過提供根據(jù)所附專利的權利要求書的、用于通過閥來控制流的上面所確定的、單獨提供的或者以任意組合的裝置和方法來減輕、緩和或者消除本領域中的一個或者多個缺陷、缺點或者問題。
[0011]根據(jù)本公開的一個方面，公開了一種用于醫(yī)用呼吸機的閥。閥包括入口通道和出口通道，其中，入口通道具有在構造為連接至患者的第一端處的入口端口、以及具有至少部分環(huán)形的孔的第二端。出口通道具有在第一端處的出口端口、以及在第二端處的孔。流通道同中心地設置在至少部分環(huán)形的孔外面，并且流通道與出口通道流體連通。入口通道的至少部分環(huán)形的孔和出口通道的孔由座構件隔開。進一步地，入口通道的至少部分環(huán)形的孔和流通道還由座構件隔開。
[0012]盤可移動地設置在與座構件鄰接的閉合位置與打開位置之間，該打開位置用于允許流體從入口通道的至少部分環(huán)形的孔流到流通道、并且從入口通道的至少部分環(huán)形的孔流到出口通道的孔。
[0013]這么做的優(yōu)點在于，當閥打開時，膜可以使流從入口轉向，該入口通過內(nèi)部閥座與外部閥座之間的面積。轉向流將在座構件上(諸如，在內(nèi)部閥座和外部閥座上)流動，并且損失能力，并且從而減小壓力。由此，與包括抵靠單管的末端放置以形成閥座的圓形膜的常規(guī)低壓閥相比較，同一圓周上的壓力下降將更低。原因是與邊緣僅僅與其單個閥座的圓周相同的常規(guī)低壓閥相比較，所公開的閥具有更長邊緣，諸如，內(nèi)部閥座和外部閥座的總和。
[0014]進一步地，對所公開的低壓閥的膜不利的流面積是至少部分環(huán)形的孔的流面積，諸如，在內(nèi)部同軸線設置的閥座與外部同軸線設置的閥座之間的面積。該面積比常規(guī)低壓閥小，而具有相同的圓周。對于常規(guī)低壓閥而言，對膜不利的流面積是單管的總面積。
[0015]由此，所公開的閥將需要比傳動低壓閥的力更小的由致動器施加至盤和膜以關閉閥的力。原因是力等于面積乘以壓強。如果壓強和面積都更小，那么與大小相似的常規(guī)低壓閥相比較，關閉閥所需的力將更小。
[0016]當在入口側上的反饋因為在入口通道的至少部分環(huán)形的孔的每一側處座構件之間的面積減小而變小時，閥也可以具有改進的穩(wěn)定性。在出口側處，當在一些示例中盤在兩側均受影響時，減小反饋。
[0017]根據(jù)本公開的另一方面，公開了一種使閥特性穩(wěn)定的方法。方法包括:將盤設置為可在與座構件鄰接的閉合位置與打開位置之間移動，該打開位置允許流體從入口通道的至少部分環(huán)形的孔流到流體連接至出口通道的流通道并且從所述入口通道的所述至少部分環(huán)形的孔流到所述出口通道的孔。
[0018]特別要強調的是，術語“包括(comprises/comprising)”在用于本說明書時，理解成具體描述所陳述的特征、整數(shù)、步驟或者部件的存在，但是不排除一個或者多個其它特征、整數(shù)、步驟、部件或者它們的組的存在或者添加。
【附圖說明】
[0019]參照附圖，從本公開的示例的以下描述，本公開的示例的這些和其它方面、特征和優(yōu)點將是明顯的并且將得到說明，在附圖中，
圖1示出了雙邊緣閥的示例性構造；
圖2A和圖2B示出了雙邊緣閥的示例性構造；以及圖3示出了雙邊緣閥的另一示例性構造。
【具體實施方式】
[0020]現(xiàn)在將參照附圖來描述本公開的具體示例。然而，本公開可以按照許多不同的形式具體實施，并且不應該理解為受限于本文所陳述的示例;確切地說，提供了這些示例，從而使本公開對于本領域技術人員是徹底和完全的，并且充分傳達了本公開的范圍。用于附圖中所示的示例的詳細描述的術語并不旨在限制本公開。在附圖中，同樣的附圖標記指的是同樣的元件。
[0021]以下描述集中在通過流通道來控制流體的流的閥。特別地，閥可以用于呼吸機或者醫(yī)用呼吸機。這樣的閥的示例是呼氣閥。然而，將認識到的是，本公開并不限于該應用，但是可以應用于控制流的許多其它機械閥。
[0022]圖1示出了包括閥外殼1、盤膜2、盤3、墊圈4、蓋5、以及軸6的閥。軸6連接至致動器以使軸上下移動，從而關閉和打開閥。致動器可以是任何類型的合適的致動器，例如，音圈或者壓電致動器。
[0023]在一些示例中，閥是比例閥，其中，可以通過調整盤3與閥座之間的距離來控制流，諸如，與盤3與閥座之間的更大距離相比較，盤與閥座之間的更小距離導致了通過閥的流更小。
[0024]另外，在一些示例中，可以通過致動器的力來控制流，諸如，控制在盤與閥座鄰接時所施加的力，并且因此允許取決于入口壓力的受控泄漏。
[0025]另外，在閥的一些示例中，盤3和盤膜2可以是隔膜。
[0026]另外，在閥的一些示例中，O形環(huán)7可以位于蓋5與閥外殼I之間。
[0027]閥進一步包括多個閥座11、12，其由兩個彎管的兩個同軸線和/或同中心設置的端形成。外部閥座12由外部管的端形成，并且內(nèi)部閥座11由內(nèi)部管的同軸線設置的端形成。
[0028]同軸線設置的端的外部管可由閥外殼I的入口管的彎曲90°的延伸件形成。同軸線設置的端的內(nèi)部管可由彎曲90°的出口管17、18形成。出口管在上游與入口管連接，并且在下游是形成閥外殼I的出口的出口管。
[0029]兩個管并不一定需要彎曲90°。其它角度也是可能的?？梢越⒁粋€直管和一個彎管的組合，如圖2A和圖2B所示。
[0030]通過閥的流路徑可能是進入閥外殼I的入口管的總入口流100。然后，將總入口流100分配到在兩個同軸線的管的圓形座11、12之間的入口流11、102。
[0031 ]入口流由在覆蓋盤3上的膜2約束。盤3的運動由軸6控制，該軸6連接至具有在兩個方向上運動61的線性致動器(未示出)。為了使閥的內(nèi)部與環(huán)境隔離，墊圈4用作在軸6與盤3之間的屏障。當通過致動器使盤3從閥座11、12移動時，將打開閥，并且當盤3朝閥座11、12移動直到膜2接觸閥座11、12時，關閉閥。當閥打開時，分配的入口流11、102將轉向到出口流中。部分出口流201將通過圓形座12的外部，并且部分出口流202、203將通過圓形座11的內(nèi)部?？偝隹诹?00是來自這兩個流路徑的出口流的總和。
[0032]另外，在一些示例中，閥可以包括兩個壓力端口15、16，其放置在閥外殼I上用于測量閥入口壓力和閥出口壓力。端口可以具有與鎖緊螺紋13、14的魯爾鎖定連接(Leuer-1ockconnect1n)。端口然后可以連接至濾菌器或者管。
[0033]在上游施加壓力，與常規(guī)盤閥相比較，加壓盤面積是同軸線座11、12之間的面積，而不是在單個圓形座內(nèi)部的全部盤面積。這將使閥對在上游的壓力變化較不敏感。
[0034]在下游施加壓力，存在可能影響盤3的不同壓力源。一個壓力源是在閥座11、12之間的面積上是有效的出口壓力。如果盤3具有壓力均衡的流路徑31、32，則盤3的其它部分可以不受出口壓力的影響，因為出口壓力經(jīng)由閥外殼I的出口以及壓力均衡流路徑31、32與盤3直接接觸。
[0035]其它可能影響盤3的力是抵靠墊圈4的壓力。該力與來自出口壓力的在盤3上的力相反?？梢赃x擇墊圈的大小以及對出口壓力的暴露面積來使閥完全獨立于出口壓力。
[0036]替代地，可以將墊圈的大小選擇為過度補償或者補償不足。較大墊圈可以打開在高出口壓力下的閥。較小的墊圈大小可以關閉在高出口壓力下的閥，像止回閥那樣作用。通過選擇墊圈的大小，閥實際上能夠按到目前所描述的控制在相反方向上的流。
[0037]可以使用可高壓滅菌的材料來構造本文所描述的閥外殼。替代地，閥的構造材料可以是一次性的。替代地，閥可以包括與一次性部分結合的可高壓滅菌的部分。此可高壓滅菌的材料的示例包括:娃橡膠、塑料、不銹鋼等。
[0038]圖2A和圖2B示出了在圖1中的閥的替代構造2000。在圖2A和圖2B中所示的閥按照與結合圖1而示出的閥相同的方式起作用。
[0039]在圖2A中，示出了具有膜的盤3。可以按照與上文結合圖1中的閥所描述的相同的方式來控制盤3的運動。在圖2B中，示出了閥，而沒有具有設置在閥座11、12上面的膜的盤3。
[0040]圖3是根據(jù)關于圖1、以及圖2A和圖2B的閥構造的上文所公開的原理的閥的示例性構造3000。因此，獲得了圖3的閥構造300的與圖1、以及圖2A和圖2B的閥構造的效果和優(yōu)點相同的效果和優(yōu)點。
[0041 ] 閥包括入口通道310和出口通道320。入口通道310具有在構造為連接至患者的第一端處的入口端口 318。入口通道的第二端具有至少部分環(huán)形的孔314。
[0042]出口通道具有在第一端處的出口端口320、以及在第二端處的孔313?？卓梢跃哂腥魏魏线m的形狀，諸如，圓形、具有半徑側的矩形、橢圓形等。閥進一步包括同中心地設置在至少部分環(huán)形的孔314外部的流通道311。流通道311與出口通道320或者出口通道320的孔313流體連接。
[0043]入口通道310的至少部分環(huán)形的孔314和出口通道320的孔313由座構件312隔開。而且，入口通道310的至少部分環(huán)形的孔314和流體通道311由座構件312隔開。
[0044]在圖3所示的示例性閥構造中，座構件312是設置在至少部分環(huán)形的孔314的周向周圍的連續(xù)座構件。替代地，座構件312可以是兩個閥座:第一閥座，其設置在流通道311與入口通道310的至少部分環(huán)形的孔314之間；以及第二閥座，其設置在入口通道310的至少部分環(huán)形的孔314與出口通道的孔313之間。
[0045]圖3中未示出的盤可移動地設置在與座構件313鄰接的閉合位置與打開位置之間，所述打開位置用于允許流體從入口通道310的至少部分環(huán)形的孔314流到流通道311、并且從入口通道320的至少部分環(huán)形的孔314流到出口通道320的孔313。
[0046]盤可以連接至致動器，以使盤上下移動，并且從而關閉和打開閥。致動器可以是任何類型的合適的致動器，例如，音圈或者壓電致動器。
[0047]在一些示例中，閥是比例閥，其中，可以通過調整盤與閥座之間的距離來控制流，諸如，與盤與閥座之間的更大距離相比較，盤與閥座之間的更小距離導致了通過閥的流更小。
[0048]另外，在一些示例中，可以通過致動器的力來控制流，諸如，控制在盤與閥座鄰接時所施加的力，并且因此允許取決于入口壓力的受控泄漏。
[0049]另外，在一些示例中，閥可以包括放置在閥上用于測量閥入口壓力和閥出口壓力的兩個壓力端口 315、316。端口可以具有與鎖緊螺紋313、314的魯爾鎖定連接。端口然后可以連接至濾菌器或者管。
[0050]在一些示例中，至少部分環(huán)形的孔314可以具有舌317。至少部分環(huán)形的孔314的形狀因此可以與E形孔進行比較。利用此構造，座構件313的長度將更長，因此，壓力下降將更低。同時，與沒有舌317的至少部分環(huán)形的孔相比較，這將對至少部分環(huán)形的孔314的面積的大小具有很小影響。
[0051]可以認為所描述的裝置的不同部分的功能的原理是機械地控制在流通道(諸如，醫(yī)用呼吸機的流通道)中的流的方法的步驟。
[0052]如本領域技術人員將認識的，本公開可以具體實施為裝置、系統(tǒng)或者方法。
[0053]雖然本文已經(jīng)描述和示出了本公開的幾個示例，但是本領域技術人員將容易地設想用于執(zhí)行功能和/或獲得結果和/或本文所描述的一個或者多個優(yōu)點的各種其它構件和/或結構，并且認為此變型和/或修改中的每一個均在本公開的范圍內(nèi)。更一般地，本領域技術人員將容易地認識到，本文所描述的所有參數(shù)、尺寸、材料和構造意為示例性的，并且實際參數(shù)、尺寸、材料和/或構造將取決于使用了本公開的教導的一個或多個具體應用。
【主權項】
1.一種用于醫(yī)用呼吸機的閥，其包括: 入口通道和出口通道； 所述入口通道具有在構造為連接至患者的第一端處的入口端口、以及具有至少部分環(huán)形的孔的第二端； 所述出口通道具有在第一端處的出口端口、以及在第二端處的孔； 流通道同中心地設置在所述至少部分環(huán)形的孔外面，并且所述流通道構造為與所述出口通道流體連通； 所述入口通道的所述至少部分環(huán)形的孔和所述出口通道的所述孔由座構件隔開，并且所述入口通道的所述至少部分環(huán)形的孔和所述流通道也由所述座構件隔開； 盤(3)可移動地設置在與座構件鄰接的閉合位置與打開位置之間，所述打開位置用于允許流體從所述入口通道的所述至少部分環(huán)形的孔流到所述流通道、并且從所述入口通道的所述至少部分環(huán)形的孔流到所述出口通道的所述孔。2.根據(jù)權利要求1所述的閥，其中，所述入口通道的所述至少部分環(huán)形的孔是圓形的，并且同中心地或者同軸線地設置在所述出口通道的所述孔周圍。3.根據(jù)權利要求1或者2所述的閥，其中，所述出口通道的孔是圓形的。4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的閥，其中，所述閥包括用于連接壓力傳感器的兩個端口(15)、(16)，所述壓力傳感器用于測量閥入口壓力和閥出口壓力。5.根據(jù)權利要求4所述的閥，其中，所述壓力端口可以連接至濾菌器或者管。6.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的閥，其中，所述盤(3)具有壓力均衡流路徑(31、32)。7.根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的閥，其中，所述盤的加壓盤面積在使用時具有與所述入口通道的所述至少部分環(huán)形的孔的面積相同的大小。8.根據(jù)權利要求1至7中任一項所述的閥，其進一步包括可連接至致動器的軸(6)，該致動器用于使所述軸向上和向下移動并且因此關閉和打開所述閥。9.根據(jù)權利要求8所述的閥，其進一步包括墊圈(4)，所述墊圈(4)用作在所述軸(6)與所述盤(3)之間的屏障。10.根據(jù)權利要求9所述的閥，其中，所述墊圈的所述大小選擇成對于出口壓力的過度補償或者補償不足。11.根據(jù)權利要求8或者9所述的閥，其中，所述墊圈的大小選擇成使所述閥獨立于所述出口壓力。12.根據(jù)權利要求1-11中任一項所述的閥，其中，所述座構件設置為在所述入口通道的所述至少部分環(huán)形的孔周圍的連續(xù)座構件。13.根據(jù)權利要求1-12中任一項所述的閥，其中，所述座構件是兩個閥座，第一閥座設置為將所述入口通道的所述至少部分環(huán)形的孔與所述流通道隔開，并且第二閥座設置為將所述出口通道的所述孔與所述入口通道的所述至少部分環(huán)形的孔隔開。14.根據(jù)權利要求1-13中任一項所述的閥，其中，所述第一閥座和所述第二閥座是圓形的。15.根據(jù)權利要求1-14中任一項所述的閥，其中，所述盤是隔膜構件。16.—種用于使閥穩(wěn)定的方法，其包括:將盤設置為可在與座構件鄰接的閉合位置與打開位置之間移動，所述打開位置允許流體從入口通道的至少部分環(huán)形的孔流向流體連接至出口通道的流通道、并且從所述入口通道的所述至少部分環(huán)形的孔流向所述出口通道的孔。17.根據(jù)權利要求16所述的方法，其包括控制致動器以用于調整所述盤與所述座構件之間的距離，并且因此通過所述閥來控制所述流。18.根據(jù)權利要求16或者17中任一項所述的方法，其包括控制由致動器施加的力，以在所述盤與所述座構件鄰接時允許取決于所述入口壓力的受控泄漏。
【文檔編號】A61M16/20GK105916539SQ201480063673
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2014年11月20日
【發(fā)明人】G.車維斯
【申請人】特蘭蘇尼特