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做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。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

应当注意的是，本申请所提及的正压及负压均是相对于大气压力而言的，这里定义绝对压力小于大气压力为负压，绝对压力大于大气压力为正压。

请参考图1至图3，图1为本发明实施例所提供的呼吸气流模拟装置的示意图，图2为调速风机与正压腔的连接结构图，图3为气路换向阀的工作原理图。

本发明所提供的呼吸气流模拟装置包括气室11、正压腔3、负压腔2以及连接在正压腔3和负压腔2之间的调速风机1，可以理解的是，正压腔3和负压腔2均设有进气口和排气口，且正压腔3的排气口小于其进气口，调速风机1的出风口连接正压腔3的进气口，从而在正压腔3内产生正压；负压腔2的进气口小于其排气口，调速风机1的进风口连接负压腔2的排气口，从而在负压腔2内产生负压。通过切换气路换向阀8，交替导通正压气管7和负压气管6，分别使正压腔3和气室11的通气口产生气体流动模拟呼气过程，使负压腔2和气室11的通气口产生气体流动模拟吸气过程。而调速风机1则能够实时调节负压腔2和正压腔3的压力，进而精确调控呼气和吸气的气流及气压精度，以便对呼吸监测设备进行性能和稳定性测试。

如图1所示，在本发明所提供的一种具体实施例中，正压腔3和负压腔2均采用直通的管状结构，调速风机1连接在二者之间。也即，正压腔3和负压腔2关于调速风机1对称设置，调速风机1的进风口连接负压腔2，调速风机1的出风口连接正压腔3。为确保负压腔2能够产生负压，负压腔2的排气口远大于进气口尺寸；类似地，为确保正压腔3能够产生正压，正压腔3的排气口远小于进气口尺寸。

正压腔3和负压腔2侧壁距离调速风机1的设定位置处分别开孔或设置管道连接头，正压腔3通过正压气管7与气室11连通，负压腔2通过负压气管6与气室11连通，正压气管7、负压气管6和气室11通过气路换向阀8连通，通过气路换向阀8切换正压气管7也即正压腔3与气室11导通或负压气管6也即负压腔2与气室11导通。

值得一提的是，在具体实施时，本申请对正压腔3和负压腔2的形状结构不作具体限制，能够在调速风机1作用下，与气室11产生压差皆适用于本申请。

作为一优选实施方式，气路换向阀8具体采用二位三通电磁阀，具体参考图3所示，二位三通电磁阀包括一个进气口和两个排气口，气室11设置换气口，二位三通电磁阀的进气口与气室11的换气口连通，二位三通电磁阀的两个排气口分别连接正压气管7和负压气管6。二位三通电磁阀由线圈控制阀芯在两个排气口之间运动，通过线圈通断电控制阀芯运动，实现两组排气口交替与进气口导通。

当然，气路换向阀8还可采用借助阀芯旋转实现气路切换的二位三通阀，此时二位三通阀的阀芯可由伺服电机驱动旋转以带动二位三通阀换向。

可以想到的是，气路换向阀8还可采用三通配合两个电磁阀替代以实现换向功能，三通的三个接口分别连接正压气管7、负压气管6和气室11的换气口，两个电磁阀分别设置在正压气管7和负压气管6。通过控制两个电磁阀交替打开，实现正压腔3和负压腔2与气室11的交替连通。

在上述实施例的基础之上，本申请还在负压腔2的进气口设置负压旁路阀4，在正压腔3的排气口设置正压旁路阀5，正压旁路阀5和负压旁路阀4大体关于调速风机1对称设置，二者均可采用球阀或闸阀等其它形式的伺服阀。以便借助调速风机1和正压旁路阀5调节正压腔3的压力，借助调速风机1和负压旁路阀4调节负压腔2的压力。本申请通过调节负压旁路阀4和正压旁路阀5的开度，以便快速调节气室11的通气口处的实时压力，而借助调节调速风机1的转速不仅可以调节气室11通气口处的实时压力，更为重要的是，在转速增大时气室11通气口处的气压峰值也随之增大，也即调速风机1同时用于调节气压峰值。

而无论是调速风机1的转速，亦或是正压旁路阀5或负压旁路阀4的开度，其调节均具有瞬时性，通过调速风机1、正压旁路阀5和负压旁路阀4配合，以便实时调节正压腔3或负压腔2的气压，进而提高模拟呼吸的气流及气压调节精度。

进一步地，上述呼吸气流模拟装置还包括流量检测模块9，流量检测模块9采用设置在气路换向阀8和气室11的换气口之间的流量传感器。

呼吸气流模拟装置进一步包括压力检测模块10，压力检测模块10具体采用设置在气室11的差压传感器，以检测模拟呼吸的气压参数。

通过设置流量检测模块9和压力检测模块10，便于根据检测结果调节调速风机1的转速、正压旁路阀5以及负压旁路阀4的开度。作为优选地，本申请进一步包括控制器12，控制器12连接气路换向阀8、压力检测模块10、流量检测模块9以及调速风机1，以便调节气路换向阀8进行呼气和吸气模拟切换，根据压力检测模块10和流量检测模块9的反馈值对调速风机1的转速进行调节。控制器12还分别连接正压旁路阀5和负压旁路阀4，在呼气状态下，控制器12调节负压旁路阀4开度最大，正压旁路阀5由最大开度至关闭，并由关闭至最大开度；在吸气状态下，控制器12调节正压旁路阀5开度最大，负压旁路阀4由开度最大至关闭，并由关闭逐渐至开度最大。

控制器12进一步包括显示模块，显示模块用于显示对应阀体的状态信息、压力检测模块10和流量检测模块9的反馈值，以便与呼吸检测设备检测到的通气口处的气流及气压值进行比对。控制器12与正压旁路阀5、负压旁路阀4、调速风机1、流量检测模块9及压力检测模块10均通过控制线束13连接。

呼吸气流的模拟过程或原理如下：

用户在控制器12中设置呼吸模拟参数，包括最大正压、最大负压、潮气量、呼吸速度等参数；控制器12根据最大正、负压参数将调速风机1转速控制至某一值；模拟吸气时，控制器12将气路换向阀8切换至负压气管6导通，并将正压旁路阀5、负压旁路阀4控制至最大开度值，控制负压旁路阀4开度逐渐减至最小，再由最小逐渐增至最大完成吸气模拟，外部气体通过气室11通气口经由气室11、流量传感器、气路换向阀8、负压气管6进入负压腔2。

模拟呼气时，气路换向阀8切换至正压气管7导通，并将正压旁路阀5、负压旁路阀4控制至最大开度值，控制正压旁路阀5开度逐渐减至最小，再由最小逐渐增至最大完成呼气模拟，正压腔3内气体通过正压腔3经过正压气管7、气路换向阀8、流量传感器和气室11，并由气室11的通气口排至外部。呼吸模拟过程中控制器12实时读取流量传感器与压差传感器反馈值，结合设定的呼吸速度、潮气量对正压旁路阀5及负压旁路阀4的开度、开合速度进行实时调整，从而实现呼吸模拟参数的精确控制。其中，可调速风机1具有速度负反馈功能，控制器12可精确控制调速风机1转速；正压旁路阀5、负压旁路阀4均为伺服阀，控制器12可精确控制其开度。

调速风机1控制呼吸模拟气压峰值的原理如下：

调速风机1转速可在最低转速至最高转速之间无极调节，同时具有转速反馈功能。调速风机1转速与出气压力之间为正相关，即调速风机1转速越高，出气压力越大。因此可以通过精确控制调速风机1转速，实现出气压力的精确控制，呼吸模拟过程中控制器12通过实时读取压差传感器反馈值，可对调速风机1转速进行微调，从而实现气压的精确模拟。

正压调节部分结构(正压腔3和正压旁路阀5)与负压调节部分结构(负压腔2和负压旁路)为对称结构，其调节原理一致。这里以正压调节部分为例，阐述利用正压旁路阀5实现压力调节的原理。

请参考图2，正压旁路阀5在最大开度时，正压腔3出气口径小于调速风机1出气口径。当调速风机1转速固定于某一值时，调速风机1全压Py为一固定值，正压旁路阀5出口处动压为Pd，正压腔3出气口也即正压气管7进气口处的静压为Pj，Pj＝Py-Pd；正压旁路阀5开度与出口处动压Pd成正相关，即开度越大动压越大，由此可以通过控制正压旁路阀5开度来实现对正压气管7进口与气室11的静压的控制。

本发明所提供的呼吸气流模拟装置，通过控制调速风机1的转速即可控制呼吸模拟曲线气压峰值；控制正压旁路阀5和负压旁路阀4的开度即可控制通气口气压与流量；控制正压旁路阀5和负压旁路阀4的开闭速度即可控制呼吸速度；通过设置压力检测模块10与流量检测模块9，形成呼吸模拟的闭环控制。正压旁路阀5和负压旁路阀4结构简单轻巧，响应速度快，控制灵活；调速风机1转速范围宽，对应气压峰值调节范围宽泛并可无极调节，最大潮气量不受任何限制。因此，本发明所提供的呼吸气流模拟装置具有体积轻便小巧，呼吸模拟参数调节灵活，呼吸曲线精度高，模拟效果稳定，适用范围广泛等优点。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的呼吸气流模拟装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。