CN101310786B - 氧浓度调节装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种氧浓度调节装置，特别是在电动呼吸机中的氧浓度调节装置，该氧浓度调节装置包括：稳压阀；气缸；氧气进给管道，该稳压阀与该气缸利用氧气进给管道连接；空气进给管道，与该气缸连接；空氧混合气体排出管道，该混合气体排出管道的一端与该气缸连接并且另一端通向患者，其中，在该稳压阀与该气缸之间设置有至少两个并联的电磁阀，该电磁阀用于调节氧气进给量。此外本发明还涉及一种氧浓度调节方法。

Description

氧浓度调节装置及方法

技术领域

本发明涉及一种氧浓度调节装置，特别是在电动呼吸机中的氧浓度调节装置。此外本发明还涉及一种氧浓度调节方法。

背景技术

氧浓度调节方式普遍采用的是两个比例阀分别控制一路氧气和一路空气，计算出各自的流量后汇合通入患者吸气管路。主要用于气动气控型治疗呼吸机。国内的电动呼吸机还不具备自动氧浓度调节功能，进口同类机型一般采用比例阀控制输入预定氧气量与空气混合，其原理类似前面说的用两个比例阀分别控制两路气体，根据设定的氧浓度分别控制两路气体的流量大小，这里把空气的流量控制改为活塞控制。并通过程序算法实现输入氧气速度与活塞压缩空气量完全同步，避免空氧混合不均，氧浓度波动。缺点是需要比例阀流量大，成本较高，很难做到比例阀输入的氧气流量与活塞压缩的空气流量完全同步，控制算法复杂。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种氧浓度调节装置，特别是在电动呼吸机中的氧浓度调节装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种氧浓度调节装置，该氧浓度调节装置包括：

稳压阀；

气缸，氧气和空气在该气缸中混合，气缸中设置有活塞；

氧气进给管道，该稳压阀与该气缸利用氧气进给管道连接；

空气进给管道，与该气缸连接；

空氧混合气体排出管道，该混合气体排出管道的一端与该气缸连接并且另一端通向患者，

其中，在该稳压阀与该气缸之间设置有至少两个并联的电磁阀，该电磁阀用于调节氧气进给量，在空气进给管道与气缸之间仅设置有单向阀，单向阀与活塞共同作用以调节空气进给量，并且空氧混合气体排出管道串接有电子换向阀。

优选地，该电磁阀中一个为第一电磁阀，另一个为第二电磁阀，该第一电磁阀的流量大于该第二电磁阀的流量。

优选地，该气缸包括：氧气入口，与该氧气进给管道接通；空气入口，与该空气进给管道接通；空氧混合气体出口，与该空氧混合气体排出管道连接。

优选地，该氧气进给管道、该空气进给管道与该空氧混合气体排出管道上分别串接有单向阀和过滤器。

优选地，该空气进给管道与该空氧混合气体排出管道通过支路接通，且在该支路上设置有单向阀。

优选地，该空氧混合气体排出管道串接有电子换向阀。

优选地，该电子换向阀由三个腔以及两位三通电磁阀组成，其中该第一腔和该第二腔利用弹性膜片分别与该第三腔隔开。

此外，为了实现上述目的，本发明还提供了一种方法，该方法步骤包括：

通过氧气进给管道将氧气输送至气缸，气缸中设置有活塞，

通过空气进给管道将空气输送至该气缸，

空气和氧气在该气缸中混合成为空氧混合气体，

空氧混合气体通过空氧混合气体排出管道输送至患者，

其中，利用控制电磁阀来控制氧气进给量，并且其中，空气进给管道与气缸之间仅设置有单向阀，单向阀与活塞共同作用以调节空气进给量，空氧混合气体排出管道串接有电子换向阀。

优选地，利用控制该电磁阀的通断时间来控制氧气的进给量。

优选地，根据预设氧气量和活塞的运行速度及复位时间确定开通第一电磁阀还是开通第二电磁阀或者同时开，并且通过预设氧气量确定该电磁阀的通断时间。

优选地，根据预设氧气量的数值和活塞的运行速度及复位时间确定出时间流量特性曲线，以便更加简洁地计算出电磁阀的通断时间，反之也可以通过通断时间得出氧气量。

本发明的有益效果在于，可以简化现有技术中氧浓度调节装置的复杂度以降低该氧浓度调节装置的成本，并且可以简单地控制所输送的氧气和空气的比例，使控制算法简单。

附图说明

为了更完整地了解本发明，以及其优点，以下将参考实施方式并配合所附的图表加以说明，其中：

图1示出了根据本发明的氧浓度调节装置原理图。

图2示出了图1中所示的电子换向阀的放大图。

图3中示出了氧气量与阀通断时间的关系曲线图。

具体实施方式

以下将详细讨论如何产生和使用现有的优选实施例。然而，应可了解的是，本发明提供许多可应用的创新概念，可通过各种特定内容具体实施。在此所讨论的特定实施例，只是用来说明产生与使用本发明的特定方法，不是用来限制本发明的范畴。

图1中示出了根据本发明的氧浓度调节装置原理图。该氧浓度调节装置包括：稳压阀1；气缸2，氧气和空气在该气缸2中混合；氧气进给管道3，该稳压阀1与该气缸2利用氧气进给管道3连接；空气进给管道6，与该气缸2连接；空氧混合气体排出管道10，该混合气体排出管道10的一端与该气缸2连接并且另一端通向患者(未示出)，其中，在该稳压阀1与该气缸2之间设置有至少两个并联的电磁阀4、5，该电磁阀4、5用于调节氧气进给量。该电磁阀4、5中一个为第一电磁阀4，另一个为第二电磁阀5，该第一电磁阀4的流量大于该第二电磁阀5的流量。

其中该气缸2包括：氧气入口21，与该氧气进给管道3接通；空气入口22，与该空气进给管道6接通；空氧混合气体出口23，与该空氧混合气体排出管道10连接。该氧气进给管道3、该空气进给管道6与该空氧混合气体排出管道10上分别串接有单向阀7、32、8和过滤器31、61、101，其中单向阀可以保证气体不会反向流动，而过滤器用于过滤气体中的灰尘杂质。该空气进给管道6与所述空氧混合气体排出管道10通过支路62接通，且在该支路62上设置有单向阀9，从而当该氧浓度调节装置出现故障时，可以打开该支路62，从而患者可以吸到空气。该空氧混合气体排出管道10在气缸2和患者(未示出)之间串接有电子换向阀11。

图2中示出了图1中所示的电子换向阀的放大图。该电子换向阀11由三个腔111、112、113以及两位三通电磁阀114组成，其中该第一腔111和该第二腔112利用弹性膜片115分别与所述第三腔113隔开。当气缸气体有流向吸气端的趋势时，则腔111内的气体压力要比腔112的高。此时如果需要腔111与腔112导通，只要使腔113通过两位三通电磁阀114与吸气端导通，则腔113的压力与腔112相同且小于腔111，这样弹性膜片115在压力作用下必然向腔113运动，于是腔111与腔112导通。如果需要腔111与腔112关闭，只要把腔113通过两位三通电磁阀114与气缸出口端导通，则腔113的压力与气缸出口端相同，与腔111的压力相等，弹性膜片115两侧气体压力相等，腔111一侧的受力面积大于腔113一侧的受力面积，因此弹性膜片115将向腔111一侧运动紧贴腔111的出口，阻断腔111与腔112导通。

图3中示出了氧气量与阀通断时间的关系曲线图。线A代表第一及第二电磁阀4、5共同打开时氧气量与阀通断时间的的关系曲线，线B代表第一电磁阀4打开时氧气量与阀通断时间的的关系曲线，线C代表第二电磁阀5打开时氧气量与阀通断时间的的关系曲线。例如，当潮气(空氧混合气体)量设定值为400ml时，氧浓度设定值为50％，则需要供给的氧气量为400×(50％-21％)/(100％-21％)＝147ml，所以需要147ml的氧气。对于这种情况，考虑到回缸时间限制(电动呼吸机系统要求回缸时间不能大于0.5S)，由图3中示出的曲线关系可以看出只用开第一电磁阀4就可以满足条件，根据通气时间和氧气供给量的关系，计算出需要供气的时间，并在回缸的时候打开第一电磁阀4进行供气。

此外本发明还涉及一种用于调节电动呼吸机中的氧浓度的方法，其步骤包括：通过氧气进给管道3将氧气输送至气缸2；通过空气进给管道6将空气输送至该气缸2；空气和氧气在该气缸2中混合成为空氧混合气体；空氧混合气体通过空氧混合气体排出管道10输送至患者；其中，利用控制电磁阀4、5来控制氧气进给量。特别是，利用控制该电磁阀4、5的通断时间来控制氧气的进给量。使用中根据预设氧气量和活塞24的运行速度及复位时间确定开通第一电磁阀4还是开通第二电磁阀5或者同时开，并且通过预设氧气量确定该电磁阀4和/或5的通断时间。当然还可以根据预设氧气量的数值和活塞24的运行速度及复位时间确定出时间流量特性曲线，以便更加简洁地计算出电磁阀4、5的通断时间，反之也可以通过通断时间得出氧气量。在预设氧浓度较高(大于85％)时，由于活塞复位造成的气缸内部空间容积增加应小于通入的氧气量应占有的空间容积，即在活塞复位通入氧气期间气缸内部只能保持正压，防止空气从空气入口进入影响氧气精度。

该氧浓度调节装置工作过程如下：当患者吸气时，活塞24压缩气缸2内气体至气道，吸气结束，开始呼气。活塞24立即复位，与此同时气缸2的出口关闭，所述控制氧气通断和氧气量多少的电磁阀4、5打开并向气缸2输送氧气。通入氧气量的多少根据预先设定的氧浓度和上一次吸气所造成的活塞24的位移距离计算得到，再根据所开电磁阀的时间流量曲线得出电磁阀4、5的通断时间。电磁阀4、5的流量大小保证了在活塞24复位之前，已给气缸2输送了需要的氧气量。呼气结束后，活塞24压缩气缸，开始新一轮吸气。

尽管在此已经描述了本发明的一些实施例的细节及一些优点，不过应该了解的是，在不违背权利要求所定义的精神与范畴的情况下，本发明可有各种改变、替代与变更。另外，本发明的范畴并非用来限制在实施例说明中所述的制程、机器、制品，以及物质、装置、方法与步骤的组合。如本领域技术人员从此说明书中可知，现存或未来会开发的制程、机器、制品，以及物质、装置、方法与步骤的组合，只要可以执行实质上相同的功能或达到如同对应的实施例所描述的同一结果，均可根据本发明加以实施。因此，所附的权利要求是用以纳入符合其精神与范畴的制程、机器、制品，以及物质、装置、方法与步骤的组合。

Claims (5)

1.一种氧浓度调节装置，所述氧浓度调节装置包括：

稳压阀(1)；

气缸(2)，氧气和空气在该气缸(2)中混合，所述气缸(2)中设置有活塞(24)；

氧气进给管道(3)，所述稳压阀(1)与所述气缸(2)利用氧气进给管道(3)连接；

空气进给管道(6)，与所述气缸(2)连接；

空氧混合气体排出管道(10)，所述混合气体排出管道(10)的一端与所述气缸(2)连接并且另一端通向患者，

其特征在于，在所述稳压阀(1)与所述气缸(2)之间设置有至少两个并联的电磁阀(4、5)，所述电磁阀(4、5)用于调节氧气进给量，在所述空气进给管道(6)与所述气缸(2)之间仅设置有单向阀(7)，所述单向阀(7)与所述活塞(24)共同作用以控制空气进给量，并且所述空氧混合气体排出管道(10)的所述另一端串接有电子换向阀(11)，其中，

所述电子换向阀(11)由第一腔(111)、第二腔(112)、第三腔(113)以及两位三通电磁阀(114)组成，其中所述第一腔(111)和所述第二腔(112)利用弹性膜片(115)分别与所述第三腔(113)隔开，

其中，所述第一腔(111)与所述气缸的出口端导通，所述第二腔(112)与所述患者的吸气端导通，在所述气缸中的气体有流向所述患者的吸气端的趋势时，将所述第三腔(113)通过所述两位三通电磁阀(114)与所述患者的吸气端导通，所述弹性膜片(115)朝向所述第三腔(113)运动以将所述第一腔(111)与所述第二腔(112)导通；当要阻断所述第一腔(111)与所述第二腔(112)的导通时，将所述第三腔(113)通过所述两位三通电磁阀(114)与所述气缸的出口端导通，所述第一腔(111)一侧的受力面积大于所述第三腔(113)一侧的受力面积，以使所述弹性膜片(115)向所述第一腔(111)运动。

2.根据权利要求1所述的氧浓度调节装置，其特征在于，所述电磁阀(4、5)中一个为第一电磁阀(4)，另一个为第二电磁阀(5)，所述第一电磁阀(4)的流量大于所述第二电磁阀(5)的流量。

3.根据权利要求1所述的氧浓度调节装置，其特征在于，所述气缸(2)包括：氧气入口(21)，与所述氧气进给管道(3)接通；空气入口(22)，与所述空气进给管道(6)接通；空氧混合气体出口(23)，与所述空氧混合气体排出管道(10)连接。

4.根据权利要求1所述的氧浓度调节装置，其特征在于，所述氧气进给管道(3)、所述空气进给管道(6)与所述空氧混合气体排出管道(10)上分别串接有单向阀(7、32、8)和过滤器(31、61、101)。

5.根据权利要求1所述的氧浓度调节装置，其特征在于，所述空气进给管道(6)与所述空氧混合气体排出管道(10)通过支路(62)接通，且在所述支路(62)上设置有单向阀(9)。

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