CN102269604A - 气体流量计及用于其中的节流装置、呼吸机、麻醉机 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种气体流量计及用于其中的节流装置、呼吸机、麻醉机，其中该节流装置设置于气体所流经的管路中，其上设有节流孔，节流孔的截面积小于气体所流经的管路的截面积，节流孔的截面积随着到达节流装置(3)的气体流量的增大而增大。该节流装置确保了气体流量计提供足够的测量范围，同时满足测量精度，并不会在气体流量较大时显著增大气体流动的阻力。

Description

气体流量计及用于其中的节流装置、呼吸机、麻醉机

技术领域

本发明涉及传感器领域，尤其涉及气体流量计及用于其中的节流装置、设置有该气体流量计的呼吸机、设置有该气体流量计的麻醉机。

背景技术

在呼吸机，麻醉机等医疗器械的使用过程中，需要对患者进行机械通气，对于患者，特别是婴幼儿患者和危重症患者来说，通气量的大小控制、呼气端的阻力是非常重要的。不合适的通气量会对患者带来危险。因此通气流量的控制是非常重要的，这就必须对通气气流的流量进行精确测量。

现有的呼吸机、麻醉机中所采用的气体流量计中，有一种孔板式流量计，该流量计由节流装置、采样管路和压差流量传感装置组成，该压差流量传感装置又称压差变送器。其中，该节流装置设置在气体所流经的管路中，在其附近形成管路局部收缩的效果，这样，气流的流速增加，节流装置下游的压力降低，从而在该节流装置的上、下游产生压力差。采样管路分别与节流装置的上、下游连通，并连接至压差流量传感装置，形成旁路。由于节流装置上、下游的压力差，使气体所流经的管路中的部分气流从该旁路经过，也就是流经压差流量传感器，该压差流量传感器通过采样管路所采集到的压力差而感测流经管路中的气体流量。可以理解，这种流量计会对管路中的气体造成一定的管路压损，也就是对管路中的气体造成一定的阻力。

然而，通常这种流量计多用在煤气管道，石油管道，给水管道等大流量大通径场所，技术成熟，使用广泛。但是在医学临床领域，例如呼吸机、麻醉机等的气体流量测量上，这种流量计具有明显的缺点：即若流量计中节流装置的节流孔孔径较小，则流量测量范围会较小，还可能造成呼气阻力过大，影响患者舒适度，降低治疗效果；而若流量计中节流装置的节流孔孔径设置为较大，则虽能满足测量范围的要求，但由于小流量区间压差变化过小而导致无法达到精确测量。具体地，如图1所示，曲线1是某呼吸机中流量计的节流装置的节流孔孔径设置为一个较小值时的压差-流量关系曲线，从图中可以看出，当流量增大时，气体通过的阻力迅速增加，并很快达到了压差流量传感装置的满量程，无法满足该呼吸机最大流量测量要求，同时也造成呼气阻力过大，影响呼吸机治疗效果和病人舒适度。曲线3是节流装置的节流孔设置为一个较大值时的压差-流量关系曲线，从图中可以看出，该曲线满足了流量测量范围要求，但是小流量区间压差变化太微小，压差流量传感装置不能精确的反映出流量变化，无法达到精度测量要求。从而，现有技术中用于流量计的节流装置无法同时确保流量计在所测量的气体为小流量和大流量时均能良好地检测流量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于气体流量计中的节流装置及包括该节流装置的气体流量计，以及设置有该气体流量计的呼吸机及麻醉机，包括该节流装置的气体流量计能够在提供足够测量范围的同时满足测量精度，并不会显著增大气体流动阻力。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种用于气体流量计中的节流装置，设置于气体所流经的管路中，其上设有节流孔，节流孔的截面积小于气体所流经的管路的截面积，节流孔的截面积随着到达节流装置的气体流量的增大而增大。

进一步地，节流孔包括定截面积部分和变截面积部分，变截面积部分的截面积随着到达节流装置的气体流量的增大而增大。

进一步地，该节流装置包括：固定节流部，固定在气体所流经的管路中，其边缘设有第一孔，中心设有第二孔；弹性节流部，固定在气体所流经的管路中，位于固定节流部的下游，其边缘设有第三孔，中心设置有突出部，其中，突出部朝向第二孔，并具有与第二孔配合的形状，第一孔与第三孔形成节流孔的定截面积部分，第二孔与突出部配合形成节流孔的变截面积部分。

进一步地，突出部的横截面积沿气流方向逐渐变大。

进一步地，弹性节流部的突出部与第三孔之间还设有第四孔。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种气体流量计，包括：压差流量传感装置；第一采样管路，一端连接至压差流量传感器，另一端插设在气体所流经的管路中；第二采样管路，一端连接至压差流量传感器，另一端插设在气体所流经的管路中；该气体流量计还包括上述任何一种节流装置，其中，第一采样管路位于气流方向上节流装置的上游，第二采样管路位于气流方向上节流装置的下游；压差流量传感装置通过第一采样管路和第二采样管路检测气体所流经的管路在节流装置的上游和下游的压力差，并根据压力差计算出气体所流经的管路中的气体流量。

进一步地，该气体流量计还包括基体管，连接在气体所流经的管路中，形成该管路的一部分；节流装置设置在基体管中，第一采样管路的一端和第二采用管路的一端均插设在基体管中。

进一步地，在基体管中设置有单向阀。

根据本发明的又一个方面，还提供了一种呼吸机，在其气体回路中设置有上述任何一种气体流量计。

根据本发明的又一个方面，还提供了一种麻醉机，在其麻醉回路中设置有上述任何一种气体流量计。

本发明具有以下有益效果：

本发明中的气体流量计中的节流装置上的节流孔的截面积随着到达节流装置的气体流量的增大而增大，使得：1)当所测量的气体流量较小时，节流装置的节流孔较小，对气流产生的阻力较大，从而避免了由于气体流量小而导致的节流装置两端压差过小，进而使得压差流量传感装置得到足够大的压差，能够在气体流量小时也能精确反映流量；2)当所测量的气体流量增大时，节流装置的节流孔随之增大，比节流孔增大的情况前对气流产生的阻力减小，从而避免了由于气体流量大而导致的节流装置两端压差迅速增大，进而使得压差流量传感器所得到的压差不至于迅速增大并达到满量程而无法测量，也就是提供了较大的流量检测范围。总之，本发明中的气体流量计中的节流装置上的节流孔的截面积能够随气体流量增大而增大，确保了气体流量计提供足够的测量范围，同时满足测量精度，并不会在气体流量较大时显著增大气体流动的阻力。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是当某呼吸机中流量计的节流装置的节流孔较小和较大时，管路中的气体流量和节流装置两端压差的对应曲线图；

图2是根据本发明的第一实施例的用于气体流量计中的节流装置的主剖视示意图，其中节流装置的变截面积部分未打开；

图3是根据本发明的第一实施例的用于气体流量计中的节流装置的主剖视示意图，其中节流装置的变截面积部分部分打开；

图4是根据本发明的第一实施例的气体流量计连接至呼吸机的呼气阀的主视示意图；

图5是根据本发明的第一实施例的呼吸机中管路中的气体流量和节流装置两端压差的对应曲线与图1中的曲线的对比图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图2和图3所示，根据本发明的第一实施例的用于气体流量计中的节流装置3设置于气体所流经的管路中。图中箭头表示气体在管路中的流向。从图中可以看到，该节流装置3上设有节流孔，该节流孔的截面积小于气体所流经的管路的截面积。该节流孔的截面积设计为随着到达节流装置3的气体流量的增大而增大。图3中的管路中的气体流量大于图2中的管路中的气体流量，可以看到，图3中节流装置3的节流孔的截面积大于图2中节流装置3的节流孔的截面积。

本发明中的气体流量计中的节流装置3的上述特性使得当所测量的气体流量较小时，节流装置的节流孔较小，对气流产生的阻力较大；当所测量的气体流量增大时，节流装置3的节流孔随之增大，比节流孔不增大的情况对气流产生的阻力减小。可以理解，1)在气体流量较小时，较小的节流孔加剧了气体所流经的管路的收缩，加大节流装置3两端的压差，避免了由于气体流量小而导致的节流装置两端压差过小，进而使得压差流量传感装置得到足够大的压差，能够在气体流量小时也能精确反映流量；2)当所测量的气体流量增大时，节流装置的节流孔随之增大，增大的节流孔减小了对气流产生的阻力，从而避免了由于气体流量大而导致的节流装置两端压差迅速增大，进而使得压差流量传感器所得到的压差不至于迅速增大并达到满量程而无法测量，也就是提供了较大的流量检测范围。总之，本发明中的气体流量计中的节流装置3上的节流孔的截面积能够随气体流量增大而增大，确保了气体流量计提供足够的测量范围，同时满足测量精度，并不会在气体流量较大时显著增大气体流动的阻力。

优选地，如图2和图3所示，节流孔包括定截面积部分和变截面积部分，变截面积部分的截面积随着到达节流装置3的气体流量的增大而增大。从图中可以看出，本实施例中，固定截面积部分位于节流装置3的中心，变截面积部分的截面积位于节流装置3的边缘。参考图2，在气体流量小时，节流孔的变截面积部分完全关闭；参考图3，气体流量增大到一定值后，变截面积部分打开，增大了整个节流孔的截面积。

优选地，从图2和图3中还可以看出，本实施例中的节流装置3包括固定节流部31和弹性节流部32，这两个节流部配合形成了截面积可变的节流孔。具体地，固定节流部31固定在气体所流经的管路中，其边缘设有第一孔31a，中心设有第二孔31b；弹性节流部32也固定在气体所流经的管路中并位于固定节流部31的下游，其边缘设有第三孔32a，中心设置有突出部32b。其中，弹性节流部32的突出部32b朝向固定节流部31的第二孔31b，并具有与该第二孔31b配合的形状。固定节流部31的第一孔31a与弹性节流部32的第三孔32a形成节流装置3的节流孔的定截面积部分，固定节流部31的第二孔31b与弹性节流部32的突出部32b配合形成节流孔的变截面积部分。

如图2所示，在管路中的气体流量较小时，弹性节流部32所受压力较小，没有变形，从而其突出部32b配合在固定节流部31的第二孔31b中，使得节流孔的变截面积部分关闭，只有定截面积部分打开。如图3所示，在管路中的气体流量增大时，弹性节流部32所受压力增大，向右变形，使得其突出部32b从固定节流部31的第二孔31b向右移动，开启节流装置3的变截面积部分，使得节流孔的截面积增大。

更优选地，从图2和图3中还可以看出，突出部32b的横截面积可以设置为沿气流方向逐渐变大。可以理解，在管路中的气体流量增大时，弹性节流部32所受的压力越大，向右变形越大，其上的突出部32b与固定节流部31的第二孔31b之间形成的间隙越大，从而实现了节流装置3的节流孔随气流的流量变大而逐渐变大。

更优选地，弹性节流部32的突出部32b与第三孔32a之间还设有第四孔32c，加速气体从固定节流部31和弹性节流部32之间向弹性节流部32下游的流动。

如图4所示，本发明还提供了一种气体流量计，包括：压差流量传感装置6、第一采样管路2和第二采样管路5。其中，第一采样管路2一端连接至压差流量传感器6，另一端插设在气体所流经的管路中；同样，第二采样管路5一端连接至压差流量传感器6，另一端插设在气体所流经的管路中。该气体流量计还包括上述的任何一种节流装置3，其中，第一采样管路2位于气流方向上节流装置3的上游，第二采样管路5位于气流方向上节流装置3的下游；压差流量传感装置6通过该第一采样管路2和第二采样管路5检测气体所流经的管路在节流装置3的上游和下游的压力差，并根据压力差计算出气体所流经的管路中的气体流量。由于其设有上文所述的节流孔截面积可变的节流装置3，基于上文所述的理由，该气体流量计能够提供足够的测量范围，同时满足测量精度，并不会在气体流量较大时显著增大气体流动的阻力，提高了患者的呼气舒适度。

优选地，该气体流量计还包括基体管1，连接在气体所流经的管路中，形成该管路的一部分；其节流装置3设置在基体管1中，第一采样管路2的一端和第二采用管路5的一端均插设在基体管1中。基体管1的设置使得气体流量计的使用更加灵活方便，将该气体流量计与所测的管路连接即可进行测量。在本实施例中，如图4所示，将该气体流量计的基体管1连接至呼吸机的呼气阀8，即可对呼气流量进行测量。

更优选地，如图4所示，在基体管1中还设置有单向阀7，以确保气流的方向。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种呼吸机，在其气体回路中设置有上述的任何一种气体流量计，可以理解，由于上述气体流量计的特点，该呼吸机可在足够的测量范围内对气体流量进行测量，还能同时满足测量精度，并不会在气体流量较大时显著增大气体流动的阻力，给患者提供了良好的舒适度。

如图5所示，曲线1是某呼吸机中流量计的节流装置的节流孔孔径设置为一个较小值时的压差-流量关系曲线；曲线3是该呼吸机中流量计的节流装置的节流孔设置为一个较大值时的压差-流量关系曲线。而曲线2是在该呼吸机中设置上述的节流孔的截面积可变的气体流量计时的压差-流量关系曲线。对该三条曲线作对比，可以看到，设置了节流孔的截面积可变的气体流量计的呼吸机保证了在气体流量小时，能够从节流装置两侧检测到足够大的压差，而保证测量精度；该呼吸机同时还保证了在气体流量增大时，节流装置两侧的压差不会迅速增大到压差流量传感装置的满量程而造成无法测量。

根据本发明的又一个方面，还提供了一种麻醉机，其在其麻醉回路中设置有上述的任何一种气体流量计，由于上述气体流量计的特点，该麻醉机可在足够的测量范围内对气体流量进行测量，还能同时满足测量精度，并不会在气体流量较大时显著增大气体流动的阻力。

以上所述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。

Claims (10)

1.一种用于气体流量计中的节流装置(3)，设置于气体所流经的管路中，其上设有节流孔，所述节流孔的截面积小于所述气体所流经的管路的截面积，其特征在于，节流孔的截面积随着到达所述节流装置(3)的气体流量的增大而增大。

2.根据权利要求1所述的用于气体流量计中的节流装置(3)，其特征在于，所述节流孔包括定截面积部分和变截面积部分，所述变截面积部分的截面积随着到达所述节流装置(3)的气体流量的增大而增大。

3.根据权利要求2所述的用于气体流量计中的节流装置(3)，其特征在于，包括：

固定节流部(31)，固定在所述气体所流经的管路中，其边缘设有第一孔(31a)，中心设有第二孔(31b)；

弹性节流部(32)，固定在所述气体所流经的管路中，位于所述固定节流部(31)的下游，其边缘设有第三孔(32a)，中心设置有突出部(32b)，

其中，所述突出部(32b)朝向所述第二孔(31b)，并具有与所述第二孔(31b)配合的形状，所述第一孔(31a)与所述第三孔(32a)形成所述节流孔的定截面积部分，所述第二孔(31b)与所述突出部(32b)配合形成所述节流孔的变截面积部分。

4.根据权利要求3所述的用于气体流量计中的节流装置(3)，其特征在于，所述突出部(32b)的横截面积沿所述气流方向逐渐变大。

5.根据权利要求4所述的用于气体流量计中的节流装置(3)，其特征在于，所述弹性节流部(32)的突出部(32b)与第三孔(32a)之间还设有第四孔。

6.一种气体流量计，包括：

压差流量传感装置(6)；

第一采样管路(2)，一端连接至所述压差流量传感器(6)，另一端插设在气体所流经的管路中；

第二采样管路(5)，一端连接至所述压差流量传感器(6)，另一端插设在所述气体所流经的管路中；

其特征在于，

还包括权利要求1-5中任何一项所述的节流装置(3)，其中，所述第一采样管路(2)位于气流方向上所述节流装置(3)的上游，所述第二采样管路(5)位于气流方向上所述节流装置(3)的下游；

所述压差流量传感装置(6)通过所述第一采样管路(2)和所述第二采样管路(5)检测所述气体所流经的管路在所述节流装置(3)的上游和下游的压力差，并根据所述压力差计算出气体所流经的管路中的气体流量。

7.根据权利要求6所述的气体流量计，其特征在于，

还包括基体管(1)，连接在所述气体所流经的管路中，形成该管路的一部分；

所述节流装置(3)设置在所述基体管(1)中，所述第一采样管路(2)的一端和所述第二采用管路(5)的一端均插设在所述基体管(1)中。

8.根据权利要求7所述的气体流量计，其特征在于，在所述基体管(1)中设置有单向阀(7)。

9.一种呼吸机，其特征在于，在其气体回路中设置有权利要求6-8中任何一项所述的气体流量计。

10.一种麻醉机，其特征在于，在其麻醉回路中设置有权利要求6-8中任何一项所述的气体流量计。

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