CN103632597B - 一种多路模拟吸气装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多路模拟吸气装置，其包括第一舱；第二舱，第二舱内的气体压力低于第一舱的气体压力；气路模块，将第一舱与第二舱连通，包括设置在第一舱内的能够实现气体多进一出的第一多通结构，将第一多通结构的第一出气口与第二舱连通的第一出气管，以及设置在第一多通结构上的，与第二舱相通的第一进气口；控制结构，控制第一进气口的通断以及气体流量。在本发明中，第一舱和第二舱之间的气体压力差能实现该装置的自动吸气过程，无需要设呼吸驱动机构，其结构简单，生产成本低；同时设有多进一出的第一多通结构，形成多路吸气通道，能同时模拟多个吸气过程，使得该模拟吸气装置能够满足大规模氧气系统试验的需求。

Description

一种多路模拟吸气装置

技术领域

本发明涉及一种模拟吸气装置，具体地说涉及一种多路模拟吸气装置。

背景技术

在进行机载氧气系统性能分析试验时需要使用呼吸模拟装置代替人进行氧气系统低压舱性能试验，其主要功能是模拟人体呼吸动作，使机载氧气系统在高空低气压模拟环境下运行，再通过检测试验参数获得氧气系统的性能指标。但目前研究中应用的人工模拟装置不具备模拟人体自主呼吸的功能，无法满足辅助型通气模式的研究需求。

为了解决上述问题，中国专利文献公开了一种体外主动模拟人体自主呼吸的装置，包括由驱动呼吸机、双腔模拟肺、头部死腔模型构成的循环气路，驱动呼吸机与所述双腔模拟肺的输入端连接，双腔模拟肺输出端经过气体分析装置与头部死腔模型连接。即在上述专利文献所述的体外主动模拟人体自主呼吸的装置中，将所述驱动呼吸机与双腔模拟肺的一个腔室（作为驱动腔室）连接，另一个腔室（作为测试腔）与头部死腔模型连接，驱动呼吸机按照设定参数工作，带动双腔模拟肺的驱动腔容积的规律变化，驱动腔和测试腔之间通过一根金属连杆连接，使得测试腔与驱动腔之间的气流同步传导，模拟出人体的自主呼吸，同时气体分析装置对流过的气体的流量、流速以及其他含氧量进行测试和分析。

但是上述专利文献所述的外主动模拟人体自主呼吸的装置存在以下不足之处：（1）在该装置中，需要设置驱动呼吸机、双腔模拟肺和头部死腔模型三个部件来形成呼吸气路，通过驱动呼吸机的设定参数来调节呼吸量，其结构较为复杂，使用成本高；（2）该呼吸模拟装置为单路模拟装置，只能进行单一线路的模拟呼吸，在进行大规模氧气系统试验时，这种模拟装置不能够满足试验需求。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的模拟呼吸装置为结构复杂，且为单路模拟装置，不能够满足进行大规模氧气系统试验的需求，进而提供一种结构简单，且能实现大规模呼吸模拟的多路模拟吸气装置。

为解决上述技术问题，本发明的一种多路模拟吸气装置，其包括

第一舱；

第二舱，所述第二舱内的气体压力低于所述第一舱的气体压力；

气路模块，将所述第一舱与所述第二舱连通，包括设置在所述第一舱内的能够实现气体多进一出的第一多通结构，将所述第一多通结构的第一出气口与所述第二舱连通的第一出气管，以及设置在所述第一多通结构上的，与所述第二舱相通的第一进气口；

控制结构，控制所述第一进气口的通断以及气体流量。

所述第一进气口上连接有第一进气分管，所述控制结构设置在所述第一进气分管上，所述控制结构包括设置在所述第一进气分管上的阀门，与所述阀门相连并控制所述阀门按预设速度和周期开启和关闭的动力模块，以及对所述阀门的状态、转速和开闭周期进行检测，并根据检测结果驱动所述动力模块对所述阀门进行调节的控制模块。

所述动力模块包括机械支架，安装在所述机械支架上的电动机，与所述电动机相连驱动所述阀门转动的联轴器，以及套设与所述联轴器上的定位盘，所述定位盘上固定有触发机构，所述控制模块包括设置在所述阀门的开启的相位处，待所述触发机构触发的限位开关，以及不断检测所述限位开关的状态，根据控制逻辑，驱动所述电动机产生不同动作的逻辑控制单元。

所述第一出气管的一端通过第一贯舱连接件固装在所述第一舱上，所述第一出气管的另一端通过第二贯舱连接件固装在所述第二舱上，且相互连接处套设有密封件和紧固件。

所述第一多通结构包括成型有多个所述第一进气口的进气端部分，以及成型有一个所述第一出气口的出气端部分，所述进气端部分均成型为圆柱体，且所述进气端部分的直径大于所述出气管部分的直径，所述出气端部分的外圆周侧壁上成型有适合与所述第一出气管连接的外螺纹。

所述第一出气管采用内径为100毫米的钢丝软管制成，所述第一进气分管采用内径为25毫米的钢丝软管制成，且所述第一进气口所述第一进气分管设为八个。

每个所述第一进气分管的设有所述阀门的一端上还连接有能够实现气体多进一出的第二多通结构，所述第二多通结构的第二出气口与所述阀门之间连接有第二出气管，所述第二多通结构的第二进气口连接有与所述第一舱相通的所述第二进气分管，且所述第二进气分管上设有截止阀。

所述第二多通结构包括成型有多个所述第二进气口的进气端部分，以及成型有一个所述第二出气口的出气端部分，所述进气端部分均成型为圆柱体，且所述进气端部分的直径大于所述出气管部分的直径，所述出气端部分的外圆周侧壁上成型有适合与所述第一进气分管连接的外螺纹。

所述第二出气管和所述第二进气分管采用钢丝软管制成，且所述第二进气口和所述第二进气分管道设为四个。

所述截止阀设为手动截止阀。

所述第二舱内的气体压力低于所述第一舱的气体压力2kPa以上。

所述阀门为电动球阀。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

（1）在本发明中，所述第二舱内的气体压力低于所述第一舱的气体压力；还设有将所述第一舱与所述第二舱连通的气路模块，所述气路模块包括设置在所述第一舱内的能够实现气体多进一出的第一多通结构，将所述第一多通结构的第一出气口与所述第二舱连通的第一出气管，以及设置在所述第一多通结构上的，与所述第二舱相通的第一进气口，即在本发明中，通过设置所述第一舱和所述第二舱之间的气体压力差来实现该模拟吸气装置的自动吸气过程，从而不需要另外设置呼吸驱动结构，其结构简单，生产成本低；同时在本发明中设有多进一出的所述第一多通结构，形成多路吸气通道，能同时模拟多个吸气过程，所述第一通过结构上的所述第一进气口的数量可以根据实现所需模拟规模的需要进行设置，从而使得该模拟吸气装置能够在一定程度上满足大规模氧气系统试验的需求。

（2）在本发明，所述第一进气口上连接有第一进气分管，所述控制结构设置在所述第一进气分管上，所述控制结构包括设置在所述第一进气分管上的阀门，与所述阀门相连并控制所述阀门按预设速度和周期开启和关闭的动力模块，以及对所述阀门的状态、转速和开闭周期进行检测，并根据检测结果驱动所述动力模块对所述阀门进行调节的控制模块；在本发明中，通过设置所述阀门、所述动力模块和所述控制模块，使得所述第一进气分管内的气体流量按照预先设定的参数进行变化，并通过所述阀门的开合周期来控制模拟吸气的吸气频率。

（3）在本发明中，所述动力模块包括机械支架，安装在所述机械支架上的电动机，与所述电动机相连驱动所述阀门转动的联轴器，以及套设与所述联轴器上的定位盘，所述定位盘上固定有触发机构，所述控制模块包括设置在所述阀门的开启的相位处，待所述触发机构触发的限位开关，以及不断检测所述限位开关的状态，根据控制逻辑，驱动所述电动机产生不同动作的逻辑控制单元，通过所述控制模块对所述阀门的相位进行检测，并根据检测结果使得所述触发机构对所述限位开关进行触发，并根据控制逻辑驱动所述电动机产生不同动作，如使得所述电动机的转动方向反向，进而驱动所述阀门的开合状态、转动速度和开合周期按照一定规律发生变化，从而使得该模拟吸气装置实现人体吸气模拟。

（4）在本发明中，所述第一出气管的一端通过第一贯舱连接件固装在所述第一舱上，所述第一出气管的另一端通过第二贯舱连接件固装在所述第二舱上，且相互连接处套设有密封件和紧固件，使得所述第一出气管与所述第一舱和所述第二舱不仅能牢固连接，而且还具有较好的密封性能，防止该模拟吸气装置出现漏气现象。

（5）在本发明中，所述第一出气管采用内径为100毫米的钢丝软管制成，所述第一进气分管采用内径为25毫米的钢丝软管制成，即在本发明中，所述第一出气管和所述第一进气分管采用钢丝软管制成，使得所述第一出气管和所述第一进气分管既具有一定强度，又具有一定的变形性能，同时所述第一出气管的直径大于所述第一进气分管的直径，使得被吸入的所述第一舱内的气体能及时排入第二舱内，保持该模拟吸气装置的气体通道的畅通。

（6）在本发明中，每个所述第一进气分管的设有所述阀门的一端上还连接有能够实现气体多进一出的第二多通结构，所述第二多通结构的第二出气口与所述阀门之间连接有第二出气管，所述第二多通结构的第二进气口连接有与所述第一舱相通的所述第二进气分管，且所述第二进气分管上设有截止阀；即在本发明中，可以在所述第一进气分管上设置第二多通结构，从而进一步增大了该模拟吸气装置的模拟规模。

（7）在本发明中，所述截止阀设为手动截止阀，通过设置所述截止阀可以灵活的设置模拟吸气通道的数量，不需要启动的气体通道只要关闭所述截止阀即可。

（8）在本发明中，所述阀门为电动球阀，这样当所述电动球阀按照一定速度进行开启和闭合时，所述电动球阀的截面积会按照相应的规律变化，该种变化会使得所述第一进气分管的气路流阻按照类似正弦的规律变化，在一定的压差下，使得所述第一进气分管上的气体流速按照类似正弦的规律变化，从而使得该模拟吸气装置实现模拟人体吸气。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明所述的模拟吸气装置示意图；

图中附图标记表示为：1-第一舱；2-第二舱；31-第一多通结构；32-第一出气管；33-第一进气分管；34-第一贯舱连接件；35-第二贯舱连接件；41-阀门；5-第二多通结构；51-第二出气管；52-第二进气分管；53-截止阀。

具体实施方式

以下将结合附图，使用以下实施例对本发明进行进一步阐述。

如图1所示，本实施例所述的一种多路模拟吸气装置，其包括第一舱1，第二舱2，气路模块和控制结构，所述第二舱2内的气体压力低于所述第一舱1的气体压力；所述气路模块将所述第一舱1与所述第二舱2连通，所述气路模块包括设置在所述第一舱1内的能够实现气体多进一出的第一多通结构31，将所述第一多通结构31的第一出气口与所述第二舱2连通的第一出气管32，以及设置在所述第一多通结构31上的，与所述第二舱2相通的第一进气口；所述控制结构控制所述第一进气口的通断以及气体流量。即在本实施例中，通过设置所述第一舱1和所述第二舱2之间的气体压力差来实现该模拟吸气装置的自动吸气过程，从而不需要另外设置呼吸驱动结构，其结构简单，生产成本低；同时在本实施例中设有多进一出的所述第一多通结构31，形成多路吸气通道，能同时模拟多个吸气过程，所述第一通过结构上的所述第一进气口的数量可以根据实现所需模拟规模的需要进行设置，从而使得该模拟吸气装置能够在一定程度上满足大规模氧气系统试验的需求，同时在本实施例中，优选所述第二舱2内的气体压力低于所述第一舱1的气体压力2kPa以上。

所述第一进气口上连接有第一进气分管33，所述控制结构设置在所述第一进气分管33上，所述控制结构包括设置在所述第一进气分管33上的阀门41，与所述阀门41相连并控制所述阀门41按预设速度和周期开启和关闭的动力模块，以及对所述阀门41的状态、转速和开闭周期进行检测，并根据检测结果驱动所述动力模块对所述阀门41进行调节的控制模块。在本实施例中，通过设置所述阀门41、所述动力模块和所述控制模块，使得所述第一进气分管33内的气体流量按照预先设定的参数进行变化，并通过所述阀门41的开合周期来控制模拟吸气的吸气频率。

在上述实施例的基础上，在本实施例中，所述动力模块包括机械支架，安装在所述机械支架上的电动机，与所述电动机相连驱动所述阀门41转动的联轴器，以及套设与所述联轴器上的定位盘，所述定位盘上固定有触发机构，所述控制模块包括设置在所述阀门41的开启的相位处，待所述触发机构触发的限位开关，以及不断检测所述限位开关的状态，根据控制逻辑，驱动所述电动机产生不同动作的逻辑控制单元，通过所述控制模块对所述阀门的相位进行检测，并根据检测结果使得所述触发机构对所述限位开关进行触发，并根据控制逻辑驱动所述电动机产生不同动作，如使得所述电动机的转动方向反向，进而驱动所述阀门41的开合状态、转动速度和开合周期按照一定规律发生变化，从而使得该模拟吸气装置实现人体吸气模拟。在本实施例中，所述定位盘上成型有通孔，所述触发机构包括铜柱，所述铜柱套设在所述通孔内，从而将所述触发机构固定在所述定位盘上，当所述控制模块检测到所述阀门41的状态，又称所述阀门41开启的相位，达到一定值时，所述触发机构触发所述限位开关，进而驱动所述电动机的转向发生改变，即通过控制所述电动机的转动速度和正反转向来控制该模拟吸气装置的吸气流量。同时，在本实施例中，所述第一出气管32的一端通过第一贯舱连接件34固装在所述第一舱1上，所述第一出气管32的另一端通过第二贯舱连接件35固装在所述第二舱2上，且相互连接处套设有密封件和紧固件，使得所述第一出气管32与所述第一舱1和所述第二舱2不仅能牢固连接，而且还具有较好的密封性能，防止该模拟吸气装置出现漏气现象。

在本实施例中，所述第一多通结构31包括成型有多个所述第一进气口的进气端部分，以及成型有一个所述第一出气口的出气端部分，所述进气端部分均成型为圆柱体，且所述进气端部分的直径大于所述出气管部分的直径，从而保证多个所述第一进气口能够比较合理的设置在所述进气端上，所述出气端部分的外圆周侧壁上成型有适合与所述第一出气管32连接的外螺纹。作为优选的实施方式，在本实施例中，所述第一出气管32采用内径为100毫米的钢丝软管制成，所述第一进气分管33采用内径为25毫米的钢丝软管制成，且所述第一进气口所述第一进气分管33设为八个。即在本实施例中，所述第一出气管32和所述第一进气分管33采用钢丝软管制成，使得所述第一出气管32和所述第一进气分管33既具有一定强度，又具有一定的变形性能，同时所述第一出气管32的直径大于所述第一进气分管33的直径，使得被吸入的所述第一舱1内的气体能及时排入第二舱2内，保持该模拟吸气装置的气体通道的畅通。

为了进一步扩大该模拟吸气装置的模拟规模，每个所述第一进气分管33的设有所述阀门41的一端上还连接有能够实现气体多进一出的第二多通结构5，所述第二多通结构5的第二出气口与所述阀门41之间连接有第二出气管51，所述第二多通结构5的第二进气口连接有与所述第一舱1相通的所述第二进气分管52，且所述第二进气分管52上设有截止阀53。且所述第二多通结构5包括成型有多个所述第二进气口的进气端部分，以及成型有一个所述第二出气口的出气端部分，所述进气端部分均成型为圆柱体，且所述进气端部分的直径大于所述出气管部分的直径，所述出气端部分的外圆周侧壁上成型有适合与所述第一进气分管33连接的外螺纹。同时优选所述第二出气管51和所述第二进气分管52采用钢丝软管制成，且所述第二进气口和所述第二进气分管52道设为四个。

在本实施例中，优选所述截止阀53设为手动截止阀，通过设置所述截止阀53可以灵活的设置模拟吸气通道的数量，不需要启动的气体通道只要关闭所述截止阀53即可。

在上述实施例的基础上，在本实施例中，所述阀门41为电动球阀，这样当所述电动球阀按照一定速度进行开启和闭合时，所述电动球阀的截面积会按照相应的规律变化，该种变化会使得所述第一进气分管33的气路流阻按照类似正弦的规律变化，在一定的压差下，使得所述第一进气分管33上的气体流速按照类似正弦的规律变化，从而使得该模拟吸气装置实现模拟人体吸气。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种多路模拟吸气装置，其特征在于：其包括

第一舱(1)；

第二舱(2)，所述第二舱(2)内的气体压力低于所述第一舱(1)的气体压力；

气路模块，将所述第一舱(1)与所述第二舱(2)连通，包括设置在所述第一舱(1)内的能够实现气体多进一出的第一多通结构(31)，将所述第一多通结构(31)的第一出气口与所述第二舱(2)连通的第一出气管(32)，以及设置在所述第一多通结构(31)上的，与所述第二舱(2)相通的第一进气口；

控制结构，控制所述第一进气口的通断以及气体流量。

2.根据权利要求1所述的多路模拟吸气装置，其特征在于：所述第一进气口上连接有第一进气分管(33)，所述控制结构设置在所述第一进气分管(33)上，所述控制结构包括设置在所述第一进气分管(33)上的阀门(41)，与所述阀门(41)相连并控制所述阀门(41)按预设速度和周期开启和关闭的动力模块，以及对所述阀门(41)的状态、转速和开闭周期进行检测，并根据检测结果驱动所述动力模块对所述阀门(41)进行调节的控制模块。

3.根据权利要求2所述的多路模拟吸气装置，其特征在于：所述动力模块包括机械支架、安装在所述机械支架上的电动机、与所述电动机相连驱动所述阀门(41)转动的联轴器、以及套设与所述联轴器上的定位盘，所述定位盘上固定有触发机构，所述控制模块包括设置在所述阀门(41)的开启的相位处，待所述触发机构触发的限位开关，以及不断检测所述限位开关的状态，根据控制逻辑，驱动所述电动机产生不同动作的逻辑控制单元。

4.根据权利要求2或3所述的多路模拟吸气装置，其特征在于：所述第一出气管(32)的一端通过第一贯舱连接件(34)固装在所述第一舱(1)上，所述第一出气管(32)的另一端通过第二贯舱连接件(35)固装在所述第二舱(2)上，且相互连接处套设有密封件和紧固件。

5.根据权利要求4所述的多路模拟吸气装置，其特征在于：所述第一多通结构(31)包括成型有多个所述第一进气口的进气端部分，以及成型有一个所述第一出气口的出气端部分，所述进气端部分均成型为圆柱体，且所述进气端部分的直径大于所述出气管部分的直径，所述出气端部分的外圆周侧壁上成型有适合与所述第一出气管(32)连接的外螺纹。

6.根据权利要求5所述的多路模拟吸气装置，其特征在于：所述第一出气管(32)采用内径为100毫米的钢丝软管制成，所述第一进气分管(33)采用内径为25毫米的钢丝软管制成，且所述第一进气口所述第一进气分管(33)设为八个。

7.根据权利要求6所述的多路模拟吸气装置，其特征在于：每个所述第一进气分管(33)的设有所述阀门(41)的一端上还连接有能够实现气体多进一出的第二多通结构(5)，所述第二多通结构(5)的第二出气口与所述阀门(41)之间连接有第二出气管(51)，所述第二多通结构(5)的第二进气口连接有与所述第一舱(1)相通的所述第二进气分管(52)，且所述第二进气分管(52)上设有截止阀(53)。

8.根据权利要求7所述的多路模拟吸气装置，其特征在于：所述第二多通结构(5)包括成型有多个所述第二进气口的进气端部分，以及成型有一个所述第二出气口的出气端部分，所述进气端部分均成型为圆柱体，且所述进气端部分的直径大于所述出气管部分的直径，所述出气端部分的外圆周侧壁上成型有适合与所述第二出气管(51)上的内螺纹连接的外螺纹。

9.根据权利要求8所述的多路模拟吸气装置，其特征在于：所述第二出气管(51)和所述第二进气分管(52)采用钢丝软管制成，且所述第二进气口和所述第二进气分管(52)道设为四个。

10.根据权利要求9所述的多路模拟吸气装置，其特征在于：所述截止阀(53)设为手动截止阀。

11.根据权利要求1-3任一项所述的多路模拟吸气装置，其特征在于：所述第二舱(2)内的气体压力低于所述第一舱(1)的气体压力2kPa以上。

12.根据权利要求2或3所述的多路模拟吸气装置，其特征在于：所述阀门(41)为电动球阀。