运动小球隔离排气阀的制作方法
运动小球隔离排气阀的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于呼吸机的辅助医疗器械，更具体的说，本发明主要设及一种 运动小球隔离排气阀。
【背景技术】
[000引 目前我国临床上常用的无创正压通气NPPV(NonInvasivePositivePressure Ventilation)中的排气阀包括平台阀（PlateauExhalationValve)、单孔阀（Single ExhalationPort)W及静音阀（WhisperSwivel)S种。
[0003]单孔阀是通过固定大小的孔排气，排气量大小主要与呼吸管路内的压力有关，单 孔阀的排气量随呼吸回路压力的增高而增大，当呼吸回路处于高压力状态（吸气相）时排 气量大，而呼吸回路处于低压力状态（呼气相）排气量小，呼吸机管路里死腔量大，非常容 易导致鼻（面）罩内二氧化碳重复呼吸。
[0004] 静音阀的设计初衷是解决单孔阀由于单孔排气，排气声往往较大，可能影响患者 休息的问题，静音阀的设计结构为=条狭槽并一个固定大小的阀组成。静音阀机制类似单 孔阀排气方式，不同的是增大了单孔阀的排气孔的面积从而降低排气音量，解决单孔阀由 于单孔排气，排气声往往较大，可能影患者休息的问题。但和单孔阀一样，静音阀也是在 吸气相也会有大量的气体通过单孔阀漏出，而呼气相时，排气量较小，当低呼气压时（如 < 4畑化0时），重复呼吸可达到最大。
[0005]彭勸等人在关于不同的排气阀对二氧化碳重复呼吸的研究时也提出；平台排气阀 与应用单孔阀相比，可更为有效的避免二氧化碳的重复呼吸。同时，由于单孔排气阀的应用 使Vt和Vmi。显著降低，患者主观感觉舒适性较差，建议在实际操作中应尽量避免使用。
[0006] 业界很多医学工作者都认为平台排气阀在现有的排气阀中应用价值最大，既可有 效避免二氧化碳的重复呼吸，又对面罩内氧浓度影响最小。同时，平台阀因其在呼气相的排 气效果明显优于传统的单孔阀和静音阀而被广范使用。
[0007]平台阀的设计目的是通过并入一个可变性阻力带，其允许在低呼气压时较传统的 排气阀排气更多，减少重复呼吸，而且又不增加呼气阻力。因此排气量和管路内压力大小无 关，相对比较恒定。平台阀在呼吸回路处于低压力状态（呼气相）时，排气量相对较大，呼 吸回路处于高压力状态（吸气相）时，排气量却反而相对较小。
[000引呼吸机管路内压力在不同水平波动时，平台阀的漏气量、排气量基本维持不变，单 孔阀和静音阀会随着压力的增高漏排气量会增加。关于在呼吸管路中使用平台阀、单孔阀 和静音阀的排气情况或漏气率，具体图1所示。
[0009] 目前临床上应用无创正压通气时，常用呼气装置（单孔阀/静音阀/平台排气阀） 对有C〇2滞留呼吸衰竭的患者有可能存在排气不足导致重复呼吸，影响C0 2的清除。尽管过 去的研究结果显示平台排气阀可W满足coro等疾病患者静息状态下排出呼出气和c〇2的 需求，但当患者康复运动时通气量增大，有可能超过排气阀的排气量，呼出的气体不能有效 排出，会导致重复呼吸和二氧化碳滞留。W上该两种排气阀由于结构的限制，如果增加呼气 相排气量，同时会导致吸气相的排气量过大，影响辅助通气的效果。因此，有必要研发增加 呼气相排气量而不增加吸气相排气量的排气阀，W满足患者无创通气辅助运动或缓解运动 后呼吸困难时的呼出气体排放问题。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的之一在于针对上述不足，提供一种运动小球隔离排气阀，W期望解 决现有技术中单孔阀、静音阀或平台排气阀在患者康复运动时通气量增大，有可能超过排 气阀的排气量，呼出的气体不能有效排出，会导致重复呼吸和C〇2滞留，W及根据不同的临 床需求可调节不同的呼出压EPAP等技术问题。
[0011] 为解决上述的技术问题，本发明采用W下技术方案：
[0012] 本发明所提供的一种运动小球隔离排气阀，包括阀体，所述阀体包括排气单元与 隔离单元，所述排气单元与隔离单元之间设有排气活口座，所述隔离单元的下部还设有进 气活口座，所述进气活口座与排气活口座上分别设有进气通道与排气通道，所述进气通道 与隔离单元的进气口相连通，所述排气通道与排气单元的排气孔相连通，所述排气单元与 隔离单元的腔体内部还分别设有排气阀小球与隔离阀小球，所述排气阀小球与隔离阀小球 分别与排气通道与进气通道相匹配，用于控制进气通道与排气通道的开启与关闭；所述隔 离单元的腔体上还设有出气口，所述出气口与通气管相连通。
[0013] 作为优选，进一步的技术方案是；所述排气单元的上部还设有弹黃座，所述弹黃座 上安装有第一弹黃，所述第一弹黃抵触在所述排气阀小球上，所述弹黃座上还安装有呼出 压调节旋钮，用于由呼出压调节旋钮调节第一弹黃作用于排气阀小球上的抵触力。
[0014] 更进一步的技术方案是：所述排气活口座上还安装有第二弹黃，用于阻隔隔离阀 小球堵塞排气通道。
[0015] 更进一步的技术方案是：所述排气活口座与进气活口座上均设有膜片，所述膜片 安装在排气通道与进气通道，用于由膜片对排气通道与进气通道进行单向封堵。
[0016] 更进一步的技术方案是；所述的排气活口座与进气活口座均为密封圈。
[0017] 更进一步的技术方案是；所述排气孔为多个，且呈环形的置于排气单元上，所述多 个排气孔与排气活口座之间的距离，小于排气阀小球球屯、与排气活口座之间的距离。
[001引更进一步的技术方案是；所述排气阀小球与排气单元的腔体内壁紧密接触，且所 述隔离阀小球也与隔离单元的腔体内壁紧密接触。
[0019] 更进一步的技术方案是；所述通气管向上倾斜的安装于隔离单元上，且所述通气 管的内部还设有导流板。
[0020] 更进一步的技术方案是；所述排气单元与隔离单元均为相互独立的壳体，并通过 连接套管连接为一体。
[0021] 与现有技术相比，本发明的有益效果之一是；通过排气阀小球与隔离阀小球控制 进气通道与排气通道的开启与关闭，使得患者呼出的0)2由排气孔排出，提升了呼出气体排 出的有效性与及时性，避免滞留在隔离单元腔体的内部造成重复呼吸，还使得隔离排气阀 的辅助通气效果也得到提升，同时本发明所提供的一种运动小球隔离排气阀结构简单，适 于工业化生产，可在各类呼吸机上使用，应用范围广阔。
【附图说明】
[002引图1为呼吸管路使用平台阀、单孔阀和静音阀的排气情况或漏气率图示；
[0023] 图2为用于说明本发明一个实施例的结构示意图；
[0024] 图中，1为排气单元、11为排气孔、2为隔离单元、21为进气口、22为出气口、3为排 气活口座、31为排气通道、32为第二弹黃、4为进气活口座、41为进气通道、5为排气阀小球、 6为隔离阀小球、7为通气管、71为导流板、8为弹黃座、81为第一弹黃、82为呼出压调节旋 钮、9为膜片、10为连接套管、20为第一信号孔、30为第二信号孔、40为呼出压指针。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图对本发明作进一步阐述。
[0026] 参考图2所示，本发明的一个实施例是一种运动小球隔离排气阀，包括阀体，阀体 中包括排气单元1与隔离单元2,排气单元1与隔离单元2之间设有排气活口座3,并在隔 离单元2的下部还设置进气活口座4,进气活口座4与排气活口座3上分别设有进气通道 41与排气通道31，进气通道41与隔离单元2的进气口 21相连通，排气通道31与排气单元 1的排气孔11相连通，排气单元1与隔离单元2的腔体内部还分别设有排气阀小球5与隔 离阀小球6,并使排气阀小球5与隔离阀小球6分别与排气通道31与进气通道41相匹配， 用于控制进气通道41与排气通道31的开启与关闭；同时在前述的隔离单元2的腔体上还 设有出气口 22,所述出气口 22与 通气管7相连通。正如前述所提到的，所述的排气活口座 3与进气活口座4优选采用橡胶密封圈构成；排气单元1与隔离单元2均可采用相互独立 的壳体，并通过连接套管20连接为一体。
[0027] 在本实施例中，通过排气阀小球5与隔离阀小球6控制进气通道41与排气通道21 的开启与关闭，使得患者呼出的C〇2由排气孔11排出，提升了呼出气体排出的有效性与及 时性，避免滞留在隔离单元腔体的内部造成重复呼吸，还使得隔离排气阀的辅助通气效果 也得到提升。
[002引再参考图2所示，在本发明的另一实施例中，为控制患者呼气末正压调节排气阀 的开启压力，发明人还在上述实施例的基础上进行了改进，具体为在排气单元1的上部增 设弹黃座8,并在该弹黃座8上安装第一弹黃81，使第一弹黃81抵触在所述排气阀小球5 上，并且还需在弹黃座8上安装呼出压调节旋钮82,用于由呼出压调节旋钮82调节第一弹 黃81作用于排气阀小球5上的抵触力，当第一弹黃81抵触在排气阀小球5上的弹力不同 时，即使排气阀小球5向上移动所需的气压也不相同，进而实现对呼气末正压调节排气阀 开启压力的控制。
[0029] 进一步的，上述实施例提到使用弹黃来调整排气阀的开启压力，发明人在试验中 还发现，当隔离单元2腔体中的隔离阀小球6向上移动即会堵塞排气通道，进而影响患者呼 出的气体排出；因此还在上述排气活口座3上安装了第二弹黃32,用于阻隔隔离阀小球6 堵塞排气通道31。
[0030] 另一方面，为提升上述进气通道41与排气通道31常态下的密封性，可在上述排气 活口座3与进气活口座4上均设有膜片9,并将该膜片9安装在排气通道31与进气通道41， 用于由膜片9对排气通道31与进气通道41进行单向封堵。
[0031] 正如图2所示出的，根据本发明的另一实施例，为保证患者呼出的气体能迅速排 出，且当排气通道31开启后，排气孔11不会被排气阀小球5所阻隔，可将上述的排气孔11 设置为多个，并呈环形的置于排气单元1上，与排气单元1的内腔相连通；同时多个排气孔 11与排气活口座3之间的距离，应当小于排气阀小球5球屯、与排气活口座3之间的距离，才 可保证排气孔11不会被排气阀小球5所阻隔。
[003引进一步的，排气阀小球5-般情况下需与排气单元1的腔体内壁紧密接触，且所述 隔离阀小球6也可与隔离单元2的腔体内壁紧密接触。
[0033] 在本发明用于解决技术问题更加优选的一个实施例中，为便于上述通气管7中的 气体流通，可将其呈向上倾斜的安装于隔离单元2上，且所述通气管7的内部还设有导流板 71。更加优选的是，为便于观测，还可在进气活口座4上增设第一信号孔20,在排气活口座 3上增设第二信号孔30 ;且为便于观测当前设置的呼气末正压，还可在弹黃座8的呼出压调 节旋钮82上增设呼出压指针40,呼出压指针40与呼出压调节旋钮82动力连接，当调整呼 出压调节旋钮82时，呼出压指针40同时运动时对应的数值上。
[0034] 本发明上述优选的一个实施例的工作原理如下；隔离排气阀内的排气阀小球5与 隔离阀小球6会因为伯努力效应的影响，按照指定路线运动，分别在吸气相和呼气相堵住 出气通道和进气通道，从而实现吸气和排气气体的隔离；另外通过呼出压调节旋钮82调节 第一弹黃81，控制呼气末正压调节阀的开启压力，W保证管道内的不同压力范围，满足病人 所需要的呼气末正压，阀体各部件的动作关系为：
[0035] 当患者吸气时，隔离阀小球6开启进气通道41，排气阀小球5封闭排气通道31，氧 气由进气口 21经由进气通道41进入隔离单元2的内腔，再由出气口 22进入通气管道；当 患者呼气时，隔离阀小球6封闭进气通道41，当呼出压达到预先通过呼出压调节旋钮82的 设定值时，排气阀小球5开启排气通道31，呼出的气体经由排气通道由排气孔排出进而完 成一个呼吸过程，在患者使用过程中，前述步骤不断重复，且前述步骤执行的速度与患者的 呼吸频率相匹配，因而即便患者呼吸的通气量增大，也仅会使前述的步骤执行速度加快，不 易影响辅助通气的效果，避免造成重复呼吸。
[0036] 并且本发明在降低吸气相的排气（漏气）的同时，增加呼气相的排气，有利于增加 无创正压通气呼吸机对通气量增加时0)2的排出能力。本发明的改进可能有利于无创正压 通气呼吸机用于辅助慢阻肺患者的运动或缓解运动后的呼吸困难。
[0037] 正如上述所提到的本研究首次提出将呼吸通路隔离的概念，本隔离排气阀基于 BernoulliPrinciple(伯努利）原理设计，依据流体力学原则，利用无创通气机的单管路 供气的特点，参照目前国内外排气阀的结构和排气模式设计而成。通过实现吸气和排出气 体的隔离，减少吸气相漏气的同时，增加呼气相的排气量，改善通气量增加时C〇2排出的问 题，为无创呼吸机应用于辅助运动和缓解呼吸可能提供新的技术支持。
[003引在上述基础上，发明人还对本发明的实际应用效果进行了实验，具体如下：
[0039] 模拟肺研究对象与方法：
[0040] 采用对比研究的方法，在模拟肺无创通气模型中，采用不同的压力设置，比较S种 排气装置的工作特性。
[0041] 1、实验仪器和设备；Powerl油16/35同步信号多导生理记录仪；生物信号放大器； 差分压力传感放大器检测呼吸流量；无创呼吸机巧esMED册i+S9) ;U型水柱定标仪；压力 传感器；模拟肺。
[00创 2、实验流程和检测指标：使用ResM邸呼吸机连接流量计，分别使用S种排气阀， 在呼吸机T工作模式下，按呼吸机一呼吸管道一压力采样探头1 一流量探头2 -排气装置 (平台阀/单孔阀/隔离排气阀）一流量探头2 -压力采样探头2 -模拟肺的顺序将各设 备连接好，调整呼吸机参数设置为T模式，记录每个呼吸周期的呼吸模式、流量等参数。
[0043] 呼吸机设置为T模式，依次设置吸气压和呼气压如下：
[0044]EPAP设为 4畑化0,IPAP分别设置为；8、10、12、14、16、20、24畑化0 ;
[0045]EPAP设为 6畑化0,IPAP分别设置为；10、12、14、16、20、24畑化0 ;
[0046]EPAP设为 8畑化0,IPAP分别设置为；12、14、16、20、24畑化0 ;
[0047]EPAP设为10畑化0,IPAP分别设置为；14、16、20、24畑化0 ;
[0048] 应用化art7. 2. 3软件和化werl油16生理记录仪连续监测和记录排气装置的流量 和呼吸机管道的压力。采集到的数据在试验结束后通过化art7. 2. 3软件进行数据分析。
[0049] 试验结果
[0化日]表1 个阀不同EPAP压力时呼气相的平均排气量比较单位；ml/s
[0化1]
[0化2] 表2 个阀不同EPAP压力时吸气相的平均排气量比较单位；ml/s[0化3]
[0化4] 正常志愿者研究对象与方法
[005引一、对象；10例健康志愿者（平均年龄；34. 40 + 10. 18岁，阳VI%预计值； 94. 52 + 15. 62,FVC% ;91. 12 + 0. 56)。
[0化6] 二、研究设计和方法；采用对照研究的设计方案，在正常志愿者无创正压通气中评 估自主研发的隔离排气阀的工作特性。
[0化7] 1.实验仪器、设备W及连接方法和实验流程与第一部分相似；
[005引2.受试者佩戴口鼻面罩，调整呼吸机参数设置为ST模式；
[0059] 3.分别使用单孔阀、平台阀和隔离排气阀测试；
[0060] 4.吸气和呼气压力按照下列方案设置；
[0061]EPAP设为 4畑化0,IPAP分别设置为；8、10、12、14、16、20、24畑化0 ;
[0062]EPAP设为 6 畑化0,IPAP分别设置为；10、12、14、16、20、24畑化0 ;
[0063]EPAP设为 8畑化0,IPAP分别设置为；12、14、16、20、24畑化0 ;
[0064]EPAP设为10畑化0,IPAP分别设置为；14、16、20、24畑化0。
[00化]测量经过排气阀的管路里的压力和流量。所有生理信号放大后，经化werl油16生 理记录仪通过化art7. 2. 3软件记录和行数据分析。记录每个呼吸周期的呼吸模式、流量等 参数。同时进行舒适程度的评估。
[0066] 5.采用肺功能仪进行肺通气功能检测。
[0067] 试验结果
[0068] 表3 个阀不同EPAP压力时呼气相的平均排气量比较（单位；ml/s)
[0069]
[0070] 1.冲 < 0. 05, *冲 < 0. 01，沈V与阳V比较；
[0071] 2.AP< 0. 05,A AP< 0. 01，SEP与PEV比较
[0072] coro患者研究对象与方法
[0073] 一、对象；4例稳定期C0PD患者（平均年龄；67. 00 + 7. 46岁，阳VI%预计值； 52. 25 + 15. 02,FVC% ;55. 20 + 7. 88)。
[0074] 二、研究设计和方法；采用对照研究的设计方案，在coro患者无创正压通气中评 估自主研发的隔离排气阀的工作特性。
[0075] 1.实验仪器、设备、连接方法和实验流程与第一部分相似。
[0076]2.受试者佩戴口鼻面罩，调整呼吸机参数设置为ST模式；
[0077]3.分别使用平台阀和隔离排气阀测试；
[007引4.吸气和呼气压力按照下列方案设置：
[0079]EPAP设为4畑化0,IPAP分别设置为；12、16、20畑化0 ;
[0080] EPAP设为6畑化0,IPAP分别设置为；12、16、20畑化0 ;
[0081] 测量经过排气阀的管路里的压力和流量。所有生理信号放大后，经化werl油16生 理记录仪通过化art7. 2. 3软件记录和行数据分析。记录每个呼吸周期的呼吸模式、流量等 参数。同时进行舒适程度的评估。
[0082] 5.采用肺功能仪进行肺通气功能检测。
[008引试验结果
[0084] 两种排气阀在不同EPAP压力支持情况下，呼气相排气量对比见表4:
[0085] 表4;两种不同EPAP压力时呼气相的平均排气量比较（单位；ml/s)
[0086]
[0087]P< 0. 05, *冲 < 0. 01，沈V与阳V比较；
[008引实验数据说明，本发明的隔离排气阀原理样机在呼气相，随着EPAP的增高，隔离 排气阀的排气量在不断增加，大于平台阀的设计排气量；同时在吸气相，隔离排气阀基本保 持排气量恒定状态。
[0089] 除上述W外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的"一个实施例"、"另一个实施 例"、"实施例"等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括 性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实 施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结 合其他实施例来实现该种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
[0090] 尽管该里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解， 本领域技术人员可W设计出很多其他的修改和实施方式，该些修改和实施方式将落在本申 请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可 W对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布 局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
【主权项】
1. 一种运动小球隔离排气阀，包括阀体，其特征在于：所述阀体包括排气单元（1)与隔 离单元（2)，所述排气单元（1)与隔离单元（2)之间设有排气活门座（3)，所述隔离单元（2) 的下部还设有进气活门座（4)，所述进气活门座（4)与排气活门座（3)上分别设有进气通道 (41)与排气通道（31)，所述进气通道（41)与隔离单元（2)的进气口（21)相连通，所述排 气通道（31)与排气单元（1)的排气孔（11)相连通，所述排气单元（1)与隔离单元（2)的 腔体内部还分别设有排气阀小球（5)与隔离阀小球（6)，所述排气阀小球（5)与隔离阀小 球（6)分别与排气通道（31)与进气通道（41)相匹配，用于控制进气通道（41)与排气通道 (31)的开启与关闭；所述隔离单元⑵的腔体上还设有出气口（22)，所述出气口（22)与通 气管（7)相连通。2. 根据权利要求1所述的运动小球隔离排气阀，其特征在于：所述排气单元（1)的上 部还设有弹簧座（8)，所述弹簧座（8)上安装有第一弹簧（81)，所述第一弹簧（81)抵触在 所述排气阀小球（5)上，所述弹簧座（8)上还安装有呼出压调节旋钮（82)，用于由呼出压调 节旋钮（82)调节第一弹簧（81)作用于排气阀小球（5)上的抵触力。3. 根据权利要求1所述的运动小球隔离排气阀，其特征在于：所述排气活门座（3)上 还安装有第二弹簧（32)，用于阻隔隔离阀小球（6)堵塞排气通道（31)。4. 根据权利要求1或2所述的运动小球隔离排气阀，其特征在于：所述排气活门座（3) 与进气活门座（4)上均设有膜片（9)，所述膜片（9)安装在排气通道（31)与进气通道（41)， 用于由膜片（9)对排气通道（31)与进气通道（41)进行单向封堵。5. 根据权利要求1至3任意一项所述的运动小球隔离排气阀，其特征在于：所述的排 气活门座（3)与进气活门座（4)均为密封圈。6. 根据权利要求1所述的运动小球隔离排气阀，其特征在于：所述排气孔（11)为多 个，且呈环形的置于排气单元（1)上，所述多个排气孔（11)与排气活门座（3)之间的距离， 小于排气阀小球（5)球心与排气活门座（3)之间的距离。7. 根据权利要求1所述的运动小球隔离排气阀，其特征在于：所述排气阀小球（5)与 排气单元（1)的腔体内壁紧密接触，且所述隔离阀小球（6)也与隔离单元（2)的腔体内壁 紧密接触。8. 根据权利要求1所述的运动小球隔离排气阀，其特征在于：所述通气管（7)向上倾 斜的安装于隔离单元（2)上，且所述通气管（7)的内部还设有导流板（71)。9. 根据权利要求1所述的运动小球隔离排气阀，其特征在于：所述排气单元（1)与隔 离单元（2)均为相互独立的壳体，并通过连接套管（10)连接为一体。
【专利摘要】本发明公开了一种运动小球隔离排气阀，属一种用于呼吸机的辅助医疗器械，包括阀体，阀体包括排气单元与隔离单元，排气单元与隔离单元之间设有排气活门座，隔离单元的下部还设有进气活门座，进气活门座与排气活门座上分别设有进气通道与排气通道，进气通道与隔离单元的进气口相连通，排气通道与排气单元的排气孔相连通等结构；通过排气阀小球与隔离阀小球控制进气通道与排气通道的开启与关闭，使得患者呼出的CO2由排气孔排出，提升了呼出气体排出的有效性与及时性，避免滞留在隔离单元腔体的内部造成重复呼吸，还使得隔离排气阀的辅助通气效果也得到提升。同时本发明的结构简单，适于工业化生产，可在各类呼吸机上使用，应用范围广阔。
【IPC分类】A61M16/20
【公开号】CN104906678
【申请号】CN201510329403
【发明人】朱卫华, 陈荣昌, 戴中华, 罗群
【申请人】广州医科大学附属第一医院, 广州呼吸疾病研究所
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月9日
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于呼吸机的辅助医疗器械，更具体的说，本发明主要设及一种 运动小球隔离排气阀。
【背景技术】
[000引 目前我国临床上常用的无创正压通气NPPV(NonInvasivePositivePressure Ventilation)中的排气阀包括平台阀（PlateauExhalationValve)、单孔阀（Single ExhalationPort)W及静音阀（WhisperSwivel)S种。
[0003]单孔阀是通过固定大小的孔排气，排气量大小主要与呼吸管路内的压力有关，单 孔阀的排气量随呼吸回路压力的增高而增大，当呼吸回路处于高压力状态（吸气相）时排 气量大，而呼吸回路处于低压力状态（呼气相）排气量小，呼吸机管路里死腔量大，非常容 易导致鼻（面）罩内二氧化碳重复呼吸。
[0004] 静音阀的设计初衷是解决单孔阀由于单孔排气，排气声往往较大，可能影响患者 休息的问题，静音阀的设计结构为=条狭槽并一个固定大小的阀组成。静音阀机制类似单 孔阀排气方式，不同的是增大了单孔阀的排气孔的面积从而降低排气音量，解决单孔阀由 于单孔排气，排气声往往较大，可能影患者休息的问题。但和单孔阀一样，静音阀也是在 吸气相也会有大量的气体通过单孔阀漏出，而呼气相时，排气量较小，当低呼气压时（如 < 4畑化0时），重复呼吸可达到最大。
[0005]彭勸等人在关于不同的排气阀对二氧化碳重复呼吸的研究时也提出；平台排气阀 与应用单孔阀相比，可更为有效的避免二氧化碳的重复呼吸。同时，由于单孔排气阀的应用 使Vt和Vmi。显著降低，患者主观感觉舒适性较差，建议在实际操作中应尽量避免使用。
[0006] 业界很多医学工作者都认为平台排气阀在现有的排气阀中应用价值最大，既可有 效避免二氧化碳的重复呼吸，又对面罩内氧浓度影响最小。同时，平台阀因其在呼气相的排 气效果明显优于传统的单孔阀和静音阀而被广范使用。
[0007]平台阀的设计目的是通过并入一个可变性阻力带，其允许在低呼气压时较传统的 排气阀排气更多，减少重复呼吸，而且又不增加呼气阻力。因此排气量和管路内压力大小无 关，相对比较恒定。平台阀在呼吸回路处于低压力状态（呼气相）时，排气量相对较大，呼 吸回路处于高压力状态（吸气相）时，排气量却反而相对较小。
[000引呼吸机管路内压力在不同水平波动时，平台阀的漏气量、排气量基本维持不变，单 孔阀和静音阀会随着压力的增高漏排气量会增加。关于在呼吸管路中使用平台阀、单孔阀 和静音阀的排气情况或漏气率，具体图1所示。
[0009] 目前临床上应用无创正压通气时，常用呼气装置（单孔阀/静音阀/平台排气阀） 对有C〇2滞留呼吸衰竭的患者有可能存在排气不足导致重复呼吸，影响C0 2的清除。尽管过 去的研究结果显示平台排气阀可W满足coro等疾病患者静息状态下排出呼出气和c〇2的 需求，但当患者康复运动时通气量增大，有可能超过排气阀的排气量，呼出的气体不能有效 排出，会导致重复呼吸和二氧化碳滞留。W上该两种排气阀由于结构的限制，如果增加呼气 相排气量，同时会导致吸气相的排气量过大，影响辅助通气的效果。因此，有必要研发增加 呼气相排气量而不增加吸气相排气量的排气阀，W满足患者无创通气辅助运动或缓解运动 后呼吸困难时的呼出气体排放问题。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的之一在于针对上述不足，提供一种运动小球隔离排气阀，W期望解 决现有技术中单孔阀、静音阀或平台排气阀在患者康复运动时通气量增大，有可能超过排 气阀的排气量，呼出的气体不能有效排出，会导致重复呼吸和C〇2滞留，W及根据不同的临 床需求可调节不同的呼出压EPAP等技术问题。
[0011] 为解决上述的技术问题，本发明采用W下技术方案：
[0012] 本发明所提供的一种运动小球隔离排气阀，包括阀体，所述阀体包括排气单元与 隔离单元，所述排气单元与隔离单元之间设有排气活口座，所述隔离单元的下部还设有进 气活口座，所述进气活口座与排气活口座上分别设有进气通道与排气通道，所述进气通道 与隔离单元的进气口相连通，所述排气通道与排气单元的排气孔相连通，所述排气单元与 隔离单元的腔体内部还分别设有排气阀小球与隔离阀小球，所述排气阀小球与隔离阀小球 分别与排气通道与进气通道相匹配，用于控制进气通道与排气通道的开启与关闭；所述隔 离单元的腔体上还设有出气口，所述出气口与通气管相连通。
[0013] 作为优选，进一步的技术方案是；所述排气单元的上部还设有弹黃座，所述弹黃座 上安装有第一弹黃，所述第一弹黃抵触在所述排气阀小球上，所述弹黃座上还安装有呼出 压调节旋钮，用于由呼出压调节旋钮调节第一弹黃作用于排气阀小球上的抵触力。
[0014] 更进一步的技术方案是：所述排气活口座上还安装有第二弹黃，用于阻隔隔离阀 小球堵塞排气通道。
[0015] 更进一步的技术方案是：所述排气活口座与进气活口座上均设有膜片，所述膜片 安装在排气通道与进气通道，用于由膜片对排气通道与进气通道进行单向封堵。
[0016] 更进一步的技术方案是；所述的排气活口座与进气活口座均为密封圈。
[0017] 更进一步的技术方案是；所述排气孔为多个，且呈环形的置于排气单元上，所述多 个排气孔与排气活口座之间的距离，小于排气阀小球球屯、与排气活口座之间的距离。
[001引更进一步的技术方案是；所述排气阀小球与排气单元的腔体内壁紧密接触，且所 述隔离阀小球也与隔离单元的腔体内壁紧密接触。
[0019] 更进一步的技术方案是；所述通气管向上倾斜的安装于隔离单元上，且所述通气 管的内部还设有导流板。
[0020] 更进一步的技术方案是；所述排气单元与隔离单元均为相互独立的壳体，并通过 连接套管连接为一体。
[0021] 与现有技术相比，本发明的有益效果之一是；通过排气阀小球与隔离阀小球控制 进气通道与排气通道的开启与关闭，使得患者呼出的0)2由排气孔排出，提升了呼出气体排 出的有效性与及时性，避免滞留在隔离单元腔体的内部造成重复呼吸，还使得隔离排气阀 的辅助通气效果也得到提升，同时本发明所提供的一种运动小球隔离排气阀结构简单，适 于工业化生产，可在各类呼吸机上使用，应用范围广阔。
【附图说明】
[002引图1为呼吸管路使用平台阀、单孔阀和静音阀的排气情况或漏气率图示；
[0023] 图2为用于说明本发明一个实施例的结构示意图；
[0024] 图中，1为排气单元、11为排气孔、2为隔离单元、21为进气口、22为出气口、3为排 气活口座、31为排气通道、32为第二弹黃、4为进气活口座、41为进气通道、5为排气阀小球、 6为隔离阀小球、7为通气管、71为导流板、8为弹黃座、81为第一弹黃、82为呼出压调节旋 钮、9为膜片、10为连接套管、20为第一信号孔、30为第二信号孔、40为呼出压指针。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图对本发明作进一步阐述。
[0026] 参考图2所示，本发明的一个实施例是一种运动小球隔离排气阀，包括阀体，阀体 中包括排气单元1与隔离单元2,排气单元1与隔离单元2之间设有排气活口座3,并在隔 离单元2的下部还设置进气活口座4,进气活口座4与排气活口座3上分别设有进气通道 41与排气通道31，进气通道41与隔离单元2的进气口 21相连通，排气通道31与排气单元 1的排气孔11相连通，排气单元1与隔离单元2的腔体内部还分别设有排气阀小球5与隔 离阀小球6,并使排气阀小球5与隔离阀小球6分别与排气通道31与进气通道41相匹配， 用于控制进气通道41与排气通道31的开启与关闭；同时在前述的隔离单元2的腔体上还 设有出气口 22,所述出气口 22与 通气管7相连通。正如前述所提到的，所述的排气活口座 3与进气活口座4优选采用橡胶密封圈构成；排气单元1与隔离单元2均可采用相互独立 的壳体，并通过连接套管20连接为一体。
[0027] 在本实施例中，通过排气阀小球5与隔离阀小球6控制进气通道41与排气通道21 的开启与关闭，使得患者呼出的C〇2由排气孔11排出，提升了呼出气体排出的有效性与及 时性，避免滞留在隔离单元腔体的内部造成重复呼吸，还使得隔离排气阀的辅助通气效果 也得到提升。
[002引再参考图2所示，在本发明的另一实施例中，为控制患者呼气末正压调节排气阀 的开启压力，发明人还在上述实施例的基础上进行了改进，具体为在排气单元1的上部增 设弹黃座8,并在该弹黃座8上安装第一弹黃81，使第一弹黃81抵触在所述排气阀小球5 上，并且还需在弹黃座8上安装呼出压调节旋钮82,用于由呼出压调节旋钮82调节第一弹 黃81作用于排气阀小球5上的抵触力，当第一弹黃81抵触在排气阀小球5上的弹力不同 时，即使排气阀小球5向上移动所需的气压也不相同，进而实现对呼气末正压调节排气阀 开启压力的控制。
[0029] 进一步的，上述实施例提到使用弹黃来调整排气阀的开启压力，发明人在试验中 还发现，当隔离单元2腔体中的隔离阀小球6向上移动即会堵塞排气通道，进而影响患者呼 出的气体排出；因此还在上述排气活口座3上安装了第二弹黃32,用于阻隔隔离阀小球6 堵塞排气通道31。
[0030] 另一方面，为提升上述进气通道41与排气通道31常态下的密封性，可在上述排气 活口座3与进气活口座4上均设有膜片9,并将该膜片9安装在排气通道31与进气通道41， 用于由膜片9对排气通道31与进气通道41进行单向封堵。
[0031] 正如图2所示出的，根据本发明的另一实施例，为保证患者呼出的气体能迅速排 出，且当排气通道31开启后，排气孔11不会被排气阀小球5所阻隔，可将上述的排气孔11 设置为多个，并呈环形的置于排气单元1上，与排气单元1的内腔相连通；同时多个排气孔 11与排气活口座3之间的距离，应当小于排气阀小球5球屯、与排气活口座3之间的距离，才 可保证排气孔11不会被排气阀小球5所阻隔。
[003引进一步的，排气阀小球5-般情况下需与排气单元1的腔体内壁紧密接触，且所述 隔离阀小球6也可与隔离单元2的腔体内壁紧密接触。
[0033] 在本发明用于解决技术问题更加优选的一个实施例中，为便于上述通气管7中的 气体流通，可将其呈向上倾斜的安装于隔离单元2上，且所述通气管7的内部还设有导流板 71。更加优选的是，为便于观测，还可在进气活口座4上增设第一信号孔20,在排气活口座 3上增设第二信号孔30 ;且为便于观测当前设置的呼气末正压，还可在弹黃座8的呼出压调 节旋钮82上增设呼出压指针40,呼出压指针40与呼出压调节旋钮82动力连接，当调整呼 出压调节旋钮82时，呼出压指针40同时运动时对应的数值上。
[0034] 本发明上述优选的一个实施例的工作原理如下；隔离排气阀内的排气阀小球5与 隔离阀小球6会因为伯努力效应的影响，按照指定路线运动，分别在吸气相和呼气相堵住 出气通道和进气通道，从而实现吸气和排气气体的隔离；另外通过呼出压调节旋钮82调节 第一弹黃81，控制呼气末正压调节阀的开启压力，W保证管道内的不同压力范围，满足病人 所需要的呼气末正压，阀体各部件的动作关系为：
[0035] 当患者吸气时，隔离阀小球6开启进气通道41，排气阀小球5封闭排气通道31，氧 气由进气口 21经由进气通道41进入隔离单元2的内腔，再由出气口 22进入通气管道；当 患者呼气时，隔离阀小球6封闭进气通道41，当呼出压达到预先通过呼出压调节旋钮82的 设定值时，排气阀小球5开启排气通道31，呼出的气体经由排气通道由排气孔排出进而完 成一个呼吸过程，在患者使用过程中，前述步骤不断重复，且前述步骤执行的速度与患者的 呼吸频率相匹配，因而即便患者呼吸的通气量增大，也仅会使前述的步骤执行速度加快，不 易影响辅助通气的效果，避免造成重复呼吸。
[0036] 并且本发明在降低吸气相的排气（漏气）的同时，增加呼气相的排气，有利于增加 无创正压通气呼吸机对通气量增加时0)2的排出能力。本发明的改进可能有利于无创正压 通气呼吸机用于辅助慢阻肺患者的运动或缓解运动后的呼吸困难。
[0037] 正如上述所提到的本研究首次提出将呼吸通路隔离的概念，本隔离排气阀基于 BernoulliPrinciple(伯努利）原理设计，依据流体力学原则，利用无创通气机的单管路 供气的特点，参照目前国内外排气阀的结构和排气模式设计而成。通过实现吸气和排出气 体的隔离，减少吸气相漏气的同时，增加呼气相的排气量，改善通气量增加时C〇2排出的问 题，为无创呼吸机应用于辅助运动和缓解呼吸可能提供新的技术支持。
[003引在上述基础上，发明人还对本发明的实际应用效果进行了实验，具体如下：
[0039] 模拟肺研究对象与方法：
[0040] 采用对比研究的方法，在模拟肺无创通气模型中，采用不同的压力设置，比较S种 排气装置的工作特性。
[0041] 1、实验仪器和设备；Powerl油16/35同步信号多导生理记录仪；生物信号放大器； 差分压力传感放大器检测呼吸流量；无创呼吸机巧esMED册i+S9) ;U型水柱定标仪；压力 传感器；模拟肺。
[00创 2、实验流程和检测指标：使用ResM邸呼吸机连接流量计，分别使用S种排气阀， 在呼吸机T工作模式下，按呼吸机一呼吸管道一压力采样探头1 一流量探头2 -排气装置 (平台阀/单孔阀/隔离排气阀）一流量探头2 -压力采样探头2 -模拟肺的顺序将各设 备连接好，调整呼吸机参数设置为T模式，记录每个呼吸周期的呼吸模式、流量等参数。
[0043] 呼吸机设置为T模式，依次设置吸气压和呼气压如下：
[0044]EPAP设为 4畑化0,IPAP分别设置为；8、10、12、14、16、20、24畑化0 ;
[0045]EPAP设为 6畑化0,IPAP分别设置为；10、12、14、16、20、24畑化0 ;
[0046]EPAP设为 8畑化0,IPAP分别设置为；12、14、16、20、24畑化0 ;
[0047]EPAP设为10畑化0,IPAP分别设置为；14、16、20、24畑化0 ;
[0048] 应用化art7. 2. 3软件和化werl油16生理记录仪连续监测和记录排气装置的流量 和呼吸机管道的压力。采集到的数据在试验结束后通过化art7. 2. 3软件进行数据分析。
[0049] 试验结果
[0化日]表1 个阀不同EPAP压力时呼气相的平均排气量比较单位；ml/s
[0化1]
[0化2] 表2 个阀不同EPAP压力时吸气相的平均排气量比较单位；ml/s[0化3]
[0化4] 正常志愿者研究对象与方法
[005引一、对象；10例健康志愿者（平均年龄；34. 40 + 10. 18岁，阳VI%预计值； 94. 52 + 15. 62,FVC% ;91. 12 + 0. 56)。
[0化6] 二、研究设计和方法；采用对照研究的设计方案，在正常志愿者无创正压通气中评 估自主研发的隔离排气阀的工作特性。
[0化7] 1.实验仪器、设备W及连接方法和实验流程与第一部分相似；
[005引2.受试者佩戴口鼻面罩，调整呼吸机参数设置为ST模式；
[0059] 3.分别使用单孔阀、平台阀和隔离排气阀测试；
[0060] 4.吸气和呼气压力按照下列方案设置；
[0061]EPAP设为 4畑化0,IPAP分别设置为；8、10、12、14、16、20、24畑化0 ;
[0062]EPAP设为 6 畑化0,IPAP分别设置为；10、12、14、16、20、24畑化0 ;
[0063]EPAP设为 8畑化0,IPAP分别设置为；12、14、16、20、24畑化0 ;
[0064]EPAP设为10畑化0,IPAP分别设置为；14、16、20、24畑化0。
[00化]测量经过排气阀的管路里的压力和流量。所有生理信号放大后，经化werl油16生 理记录仪通过化art7. 2. 3软件记录和行数据分析。记录每个呼吸周期的呼吸模式、流量等 参数。同时进行舒适程度的评估。
[0066] 5.采用肺功能仪进行肺通气功能检测。
[0067] 试验结果
[0068] 表3 个阀不同EPAP压力时呼气相的平均排气量比较（单位；ml/s)
[0069]
[0070] 1.冲 < 0. 05, *冲 < 0. 01，沈V与阳V比较；
[0071] 2.AP< 0. 05,A AP< 0. 01，SEP与PEV比较
[0072] coro患者研究对象与方法
[0073] 一、对象；4例稳定期C0PD患者（平均年龄；67. 00 + 7. 46岁，阳VI%预计值； 52. 25 + 15. 02,FVC% ;55. 20 + 7. 88)。
[0074] 二、研究设计和方法；采用对照研究的设计方案，在coro患者无创正压通气中评 估自主研发的隔离排气阀的工作特性。
[0075] 1.实验仪器、设备、连接方法和实验流程与第一部分相似。
[0076]2.受试者佩戴口鼻面罩，调整呼吸机参数设置为ST模式；
[0077]3.分别使用平台阀和隔离排气阀测试；
[007引4.吸气和呼气压力按照下列方案设置：
[0079]EPAP设为4畑化0,IPAP分别设置为；12、16、20畑化0 ;
[0080] EPAP设为6畑化0,IPAP分别设置为；12、16、20畑化0 ;
[0081] 测量经过排气阀的管路里的压力和流量。所有生理信号放大后，经化werl油16生 理记录仪通过化art7. 2. 3软件记录和行数据分析。记录每个呼吸周期的呼吸模式、流量等 参数。同时进行舒适程度的评估。
[0082] 5.采用肺功能仪进行肺通气功能检测。
[008引试验结果
[0084] 两种排气阀在不同EPAP压力支持情况下，呼气相排气量对比见表4:
[0085] 表4;两种不同EPAP压力时呼气相的平均排气量比较（单位；ml/s)
[0086]
[0087]P< 0. 05, *冲 < 0. 01，沈V与阳V比较；
[008引实验数据说明，本发明的隔离排气阀原理样机在呼气相，随着EPAP的增高，隔离 排气阀的排气量在不断增加，大于平台阀的设计排气量；同时在吸气相，隔离排气阀基本保 持排气量恒定状态。
[0089] 除上述W外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的"一个实施例"、"另一个实施 例"、"实施例"等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括 性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实 施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结 合其他实施例来实现该种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
[0090] 尽管该里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解， 本领域技术人员可W设计出很多其他的修改和实施方式，该些修改和实施方式将落在本申 请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可 W对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布 局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
【主权项】
1. 一种运动小球隔离排气阀，包括阀体，其特征在于：所述阀体包括排气单元（1)与隔 离单元（2)，所述排气单元（1)与隔离单元（2)之间设有排气活门座（3)，所述隔离单元（2) 的下部还设有进气活门座（4)，所述进气活门座（4)与排气活门座（3)上分别设有进气通道 (41)与排气通道（31)，所述进气通道（41)与隔离单元（2)的进气口（21)相连通，所述排 气通道（31)与排气单元（1)的排气孔（11)相连通，所述排气单元（1)与隔离单元（2)的 腔体内部还分别设有排气阀小球（5)与隔离阀小球（6)，所述排气阀小球（5)与隔离阀小 球（6)分别与排气通道（31)与进气通道（41)相匹配，用于控制进气通道（41)与排气通道 (31)的开启与关闭；所述隔离单元⑵的腔体上还设有出气口（22)，所述出气口（22)与通 气管（7)相连通。2. 根据权利要求1所述的运动小球隔离排气阀，其特征在于：所述排气单元（1)的上 部还设有弹簧座（8)，所述弹簧座（8)上安装有第一弹簧（81)，所述第一弹簧（81)抵触在 所述排气阀小球（5)上，所述弹簧座（8)上还安装有呼出压调节旋钮（82)，用于由呼出压调 节旋钮（82)调节第一弹簧（81)作用于排气阀小球（5)上的抵触力。3. 根据权利要求1所述的运动小球隔离排气阀，其特征在于：所述排气活门座（3)上 还安装有第二弹簧（32)，用于阻隔隔离阀小球（6)堵塞排气通道（31)。4. 根据权利要求1或2所述的运动小球隔离排气阀，其特征在于：所述排气活门座（3) 与进气活门座（4)上均设有膜片（9)，所述膜片（9)安装在排气通道（31)与进气通道（41)， 用于由膜片（9)对排气通道（31)与进气通道（41)进行单向封堵。5. 根据权利要求1至3任意一项所述的运动小球隔离排气阀，其特征在于：所述的排 气活门座（3)与进气活门座（4)均为密封圈。6. 根据权利要求1所述的运动小球隔离排气阀，其特征在于：所述排气孔（11)为多 个，且呈环形的置于排气单元（1)上，所述多个排气孔（11)与排气活门座（3)之间的距离， 小于排气阀小球（5)球心与排气活门座（3)之间的距离。7. 根据权利要求1所述的运动小球隔离排气阀，其特征在于：所述排气阀小球（5)与 排气单元（1)的腔体内壁紧密接触，且所述隔离阀小球（6)也与隔离单元（2)的腔体内壁 紧密接触。8. 根据权利要求1所述的运动小球隔离排气阀，其特征在于：所述通气管（7)向上倾 斜的安装于隔离单元（2)上，且所述通气管（7)的内部还设有导流板（71)。9. 根据权利要求1所述的运动小球隔离排气阀，其特征在于：所述排气单元（1)与隔 离单元（2)均为相互独立的壳体，并通过连接套管（10)连接为一体。
【专利摘要】本发明公开了一种运动小球隔离排气阀，属一种用于呼吸机的辅助医疗器械，包括阀体，阀体包括排气单元与隔离单元，排气单元与隔离单元之间设有排气活门座，隔离单元的下部还设有进气活门座，进气活门座与排气活门座上分别设有进气通道与排气通道，进气通道与隔离单元的进气口相连通，排气通道与排气单元的排气孔相连通等结构；通过排气阀小球与隔离阀小球控制进气通道与排气通道的开启与关闭，使得患者呼出的CO2由排气孔排出，提升了呼出气体排出的有效性与及时性，避免滞留在隔离单元腔体的内部造成重复呼吸，还使得隔离排气阀的辅助通气效果也得到提升。同时本发明的结构简单，适于工业化生产，可在各类呼吸机上使用，应用范围广阔。
【IPC分类】A61M16/20
【公开号】CN104906678
【申请号】CN201510329403
【发明人】朱卫华, 陈荣昌, 戴中华, 罗群
【申请人】广州医科大学附属第一医院, 广州呼吸疾病研究所
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月9日
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