CN104225741B - 用于患者呼吸装置的气体压力测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气体压力测量系统(6，16)，该气体压力测量系统包括至少一个气体管路(10)和布置成能够测量气体管路(10)的至少一部分中的气体的压力的至少一个压力传感器(6)，至少一个压力传感器(6)由布置在至少一个压力传感器(6)与气体管路(10)之间的可透气体的保护膜(1)保护。系统还包括布置在至少一个压力传感器(6)与保护膜(1)之间的由可弹性变形的材料形成的柔性中间部件(8)，柔性中间部件(8)包括使保护膜(1)和至少一个压力传感器(6)流体连通的内部通路(8a)。患者呼吸装置(20)包括能够在气源(23)与患者之间传送气体的气体管路(10)，以及这种气体压力测量系统(6，16)。
Description
技术领域
本发明涉及一种气体压力测量系统，该气体压力测量系统包括至少一个压力传感器和保护膜，其中柔性中间部件确保传感器及其取压部的气密性，同时将它们与水分、特别是来自患者的医疗呼吸装置的患者气体管路的水分隔离，所述患者气体管路包括配备有这种系统的呼吸气体管路。
背景技术
在一些用于测量气体流量的医疗器械中，到达患者的空气是潮湿的。然而，压力传感器对潮湿非常敏感。
此外，传感器具有不同几何形状，也就是说具有可能会因传感器形式而截然不同的形状和尺寸。
因此，所提出的问题是，不论使用什么传感器，也就是说不论传感器几何形状如何，都能够实现患者管路的压力传感器的气密性并获得其防水保护。
换言之，存在对这样一个系统的需求：该系统能够将诸如空气的气体或气体压力传送到传感器，同时防止向外部泄漏，并且还能够保护传感器免于潮湿，或甚至提供抗菌屏障。
在现有技术方案中，已知一些系统，其使用与柔性衬垫和/或胶水相关的若干刚性加工或模塑的部件来保持保护传感器的膜。
然而，这些方案具有缺点或引起其它问题，例如组装困难、在使用胶水的情况下无法拆卸、在组装期间忘记垫片的风险、与零件数量及其操纵有关的高成本、所使用的一个或其它刚性部件损伤有时非常脆的膜于是产生无法预料的泄漏的风险、在组装期间损伤垫片的风险、脆弱或甚至气密程度不够的区域等。
存在包括具有它们自身的连接部的传感器的其它方案。
这种情况下，于是需要使用诸如管道、连接体等连接装置将传感器连接到测量孔口。
然而，这些类型的传感器庞大得多。因此，其尺寸可能比常规传感器大10到20倍，例如对于常规传感器为1mm，而对具有自带连接部的传感器为10至20mm。
该类型的传感器因此存在插入和在一些特别是尺寸减小的医疗设备中使用该类型的传感器的问题，并且因此导致其尺寸的显著增大。
换言之，现有技术的气体压力测量系统不会完全不存在特定问题并具有某些缺点。
因此，所陈述的问题是提出一种用于为医疗设备测量气体压力的系统，该系统使用数量减少的部件，成本低，存在较低的泄漏风险，组装起来容易而且快，在组装期间遗忘的风险较低，可以在制造和维护时拆卸，由于损伤垫片和/或损伤脆性膜而泄漏的风险较低，等等。
发明内容
该方案于是为一种气体压力测量系统，该气体压力测量系统包括至少一个气体管路和布置成能够测量气体管路的至少一部分中的气体的压力的至少一个压力传感器，所述至少一个压力传感器由布置在所述至少一个压力传感器与气体管路之间的可透气体的保护膜保护，该气体压力测量系统的特征在于，它还包括配置在所述至少一个压力传感器与保护膜之间的由可弹性变形的材料形成的柔性中间部件，所述柔性中间部件包括使保护膜和所述至少一个压力传感器流体连通的内部通路。
根据各种情况，本发明的气体压力测量系统可包括以下技术特征中的一个或多个技术特征：
-它包括两个压力传感器，每个压力传感器都由可透气体的保护膜保护，并且在各压力传感器与保护膜之间布置有由可弹性变形的材料形成的柔性中间部件；
-它包括两个压力传感器，该压力传感器的取压部在用于在所述气体管路中形成压降的装置、特别是通过约束部的任一侧连接到气体管路；
-柔性中间部件具有回旋形状；
-柔性中间部件包括可居中或偏离的内部通路；
-柔性中间部件包括位于与保护膜相同的一侧的上游内部凹部和位于与所述至少一个压力传感器相同的一侧的下游内部壳体，并且上游内部凹部和下游内部壳体通过内部通路彼此流体连接；
-上游内部凹部和下游内部壳体具有比内部通路大的气体通路直径(或尺寸)；
-柔性中间部件包括下游内部壳体，所述至少一个压力传感器位于所述下游内部壳体中；
-替换地，柔性中间部件包括形成在所述至少一个压力传感器所带的取压孔口周围的下游内部壳体；
-柔性中间部件由聚合物或弹性体材料、优选热塑性弹性体TPE或硅树脂型材料形成；
-柔性中间部件包括界定出下游内部壳体的下游边沿，所述下游边沿在所述至少一个压力传感器周围、优选在所述传感器的取压孔口周围密封地支承在承载所述至少一个压力传感器的壁上或所述至少一个传感器本身上；
-柔性中间部件包括界定出上游内部凹部并支承在保护膜上的上游边界；
-包括外壳(7)，外壳(7)包括定位成面向上游凹部(8b)的气体输入孔口(7a)，从而保持柔性中间部件(8)与保护膜(1)接触并位于压力传感器(6)周围；
-外壳包括盖；
-外壳包括带有气体输入孔口的第一连接部件和带有气体输出孔口的第二连接部件，所述气体输入孔口和气体输出孔口通过内部气体通路连接，优选所述内部气体通路形成气体管路的一部分；
-柔性中间部件包括外周壁，该外周壁与外壳的内壁协作以提供它们之间的流体密封；
-压力传感器由电子卡承载，电子卡形成壁的全部或一部分，所述柔性中间部件经由其下游边沿在压力传感器周围密封地支承在所述壁上；
-承载压力传感器的电子卡优选通过螺钉固定在外壳中，以保持保护膜和柔性中间部件彼此成为一体并且还提供柔性中间部件与承载压力传感器的壁之间的密封；
-柔性中间部件包括设置有外壁扩展部的外周壁，也就是说具有通过回旋获得的形式，例如唇缘等。
本发明还涉及一种患者呼吸装置，该患者呼吸装置包括能够在气源与患者之间传送气体的气体管路，其特征在于，该患者呼吸装置还包括根据本发明、特别是如上所述的气体压力测量系统。
优选地，该气体压力测量系统优选在与所述气体管路或所述气体管路的旁通管路流体连接的外壳中布置在气体管路上。
附图说明
现在将借助以下参照附图给出的详细说明更好地理解本发明，在附图中：
-图1示出用于人工呼吸装置的根据本发明的压力测量系统的第一实施例，
-图2示出图1的压力测量系统的柔性中间部件的第一侧(底面)的视图，
-图3示出与图1的压力测量系统的柔性中间部件的第一侧相对的第二侧(顶面)的视图，
-图4是配备有集成在外壳中的根据图1的压力测量系统的患者呼吸装置的一个实施例的示意图，以及
-图5是图1至3的柔性中间部件的外周壁的一个特定实施例的图；
-图6A和6B示出集成在连接到如图4所示的设备的气体管路的外壳中的图1的测量系统的一个实施例，以及
-图7示出根据本发明压力测量系统的柔性部件的第二实施例。
具体实施方式
图4示出人工呼吸装置20、也就是说医疗呼吸机(例如，由申请人销售的MONNALTMT50医疗呼吸机)的一个实施例的图，该人工呼吸装置包括称为患者管路的气体管路10，该气体管路包括由位于装置20中的气源23(不可见)如涡轮或微型风机流体地供给气体的单个呼吸支路，并且能够且设计成传送加压(也就是说，在1atm——即大气压——的压力下)气流，例如空气。气流的方向由沿呼吸支路的箭头示意性地示出。
患者管路10将从气源23发出的气体传送到患者接口21，例如面罩，该患者接口将气流输送到患者(未示出)。
为了能够确定患者管路10的至少一部分中的气体的压力，通常使用气体压力测量系统6、16，其包括一个或多个压力传感器6和连接到所述压力传感器6的至少一个电子卡16。
所述压力传感器6的取压部24经由一个或多个孔口7a与患者管路10流体连通。
例如能使用与膜1串联布置的两个压力传感器6和布置在专用壳体34、36中的可变形部件8。
传感器6的取压部24通过用于形成压降的装置例如通过约束部35彼此分离。这种装置特别是可以作出差压测量。这种架构在如下文说明的图6B中示出。
为了简化理解，下文描述的实施例仅包括一个压力传感器6，但本发明还旨在适用于具有若干传感器6、特别是具有两个传感器的压力测量系统。
根据所选择的实施例，压力传感器6可布置成能够测量流入气体管路10的气体的压力：
-或者布置在气流中，也就是说与图4中一样，在呼吸机20的输出部处集成在连接患者管路10的外壳7，并由常规电源线28供电，
-或者布置在管路10的壁中，也就是说例如集成在所述壁中，
-或者布置在将压力或流体流传送到传感器6的旁通管路中。
为了将该压力传感器6或每个压力传感器6与气流和/或患者管路10中往往存在的诸如水蒸气(水分)、灰尘、微生物等污染物隔离，该压力传感器6或每个压力传感器6由壳体或旁通管路中布置在所述传感器6的上游的可透气体的保护膜1保护，从而可以在气体管路10与压力传感器6之间取压。
根据本发明，如图1所示，根据本发明的压力测量系统还包括由布置在压力传感器6与保护膜1之间的可弹性变形的材料形成的柔性中间部件8。
该柔性中间部件8包括内部通路8a，例如中央通路，其使保护膜1和压力传感器6流体连通以使患者管路10中占主导的气体压力经内部通路8a中的膜1并直至经由压力传感器6连续施加，其中压力传感器6可以经由传感器6的位于传感器6上或其中的取压部24测量该气体压力。这里，取压部24是使压力能够进入传感器6的内部的孔口。
如在图2和3中可见，柔性中间部件8是回转部件，因此总体上具有三维形状。这里，它包括圆形外周，但该部件8可具有其它形状，例如多边形，特别是立方体形、六边形或八边形。
它还包括通过内部8a彼此流体连接的位于与保护膜1相同的一侧的上游内部凹部8b和位于与压力传感器6相同的下游内部壳体8c。
这里，上游内部凹部8b具有截锥形状，也就是说其内径沿内部通路8a的方向逐渐减小。
然而，上游内部凹部8b可具有任何其它形状，前提是流体经本身形成瓶颈的通路8a和下游内部壳体8c传送到传感器6。
此外，关于下游内部壳体8c，应该强调的是，也可通过修改所述下游内部壳体8c的形状以减小该下游内部壳体8c的容积而直接在传感器6上形成密封，使得将形成与内部通路8a一致的腔室或通路，其壁扩展部25将向后突出并且将直接支承在传感器6的取压孔口24周围(在26处)并在其中形成气体密封，如图7中的特定实施例所示。
在图1中的实施例中，柔性中间部件8在压力传感器6周围定位成使得其下游内部壳体8c形成围绕所述压力传感器6的保护腔室。
为了实现其特别是流体密封的功能，柔性中间部件8由聚合物或弹性体材料形成，优选通常称为TPE的热塑性弹性体型材料或硅树脂。
事实上，在图1和3所示的实施例中，柔性中间部件8在与其背面19相同的一侧包括下游边沿12，该下游边沿界定出内部下游壳体8c且密封地承载在压力传感器6周围，也就是说承载压力传感器6的壁11上，特别是在某些实施例中可构成该壁11的电子卡16上。
这确保了柔性中间部件8与承载压力传感器6的壁11之间的流体密封，只要弹性部件8稍微变形成挤靠在壁11上(图1)或挤靠在传感器6本身上(图7)，取决于所考虑的实施例。
如图2所示，在其相对的面、也就是说正面18上，柔性中间部件8带有上游边界13，该上游边界界定出上游凹部8b并且支承在保护膜1上且更具体地膜1的背面的外周上以保持其抵靠在外壳7的底部7c上就位，如特别是下文参考图6B所述。
这也提供了柔性中间部件8与膜1之间的流体密封。特别地，如图1所示，这里特别是在部件8与膜1之间设置有支承件27，以形成膜1的一种夹持；然而，可设置另一种形状，例如平坦面或小的回转唇缘。
事实上，通过被夹在外壳7的底部7c与承载压力传感器6的壁11之间并稍微挤压和弹性变形的柔性中间部件8的材料的压缩和变形来提供测量系统上的流体密封。
该变形和任何回转形状如图5中示意性地示出的翅片17提供部件8的外周壁8d与外壳7的内表面7c、特别是设置在外壳7中且用于接纳膜1和可变形部件8的一个或多个专用壳体34、36的内表面7c之间的流体密封，如图6B所示。
这是因为，在一个特定实施例中，柔性中间部件8包括设置有朝外侧突出的一个或多个壁扩展部17、优选互相平行地布置的若干壁回转扩展部17，如图5中示意性地示出的。这些壁扩展部17改善了密封，同时减少了所需的径向挤压。
此外，通过螺钉来固定带有传感器6、特别是电子卡的壁16，以保持保护膜1和柔性中间部件8彼此固定而且还提供密封。
事实上，处在本发明的范围内的柔性中间部件8可以在外壳7和/或专用壳体34、36的底部7c压迫膜1而不损伤它，并从而提供膜1与柔性中间部件8本身之间的密封，同时使流体能够通过膜1并因此被过滤。
在相对侧，柔性中间部件8在传感器6、也就是说包围传感器6的壁区域11、16(也就是说传感器6本身、支承壁或电子卡16等)内提供密封。
一旦装配好，该组件还提供与外部的密封并向该压力传感器6或每个压力传感器6提供压力，即由膜1过滤的气体，例如空气。
此外，以变窄的方式构成柔性中间部件8的内部通路8a的全部或一部分还保证了组件的良好刚性，这意味着整个柔性中间部件8形成能够维持位于两侧的密封区上的有效接触力的密封。
图6A至6B示出集成在连接到诸如图4所示的呼吸机装置的气体管路10的外壳7中的图1的测量系统的一个实施例。在图6A中，可见外壳被封闭，而图6B示出所述外壳7的分解图。
更具体地，该外壳7包括内部气体通路32，该内部气体通路32形成将入口连接部件30所带的气体入口连接到出口连接部件31所带的气体出口的气体管路10的一部分，由呼吸装置20的气源23传送的呼吸气体在所述气体入口与所述气体出口之间流动，从而经由由形成气体管路10的另一部分的柔性管道供给的接口21供给至患者，如图1所示。
事实上，外壳7在入口和出口连接部件处如图1所示连接在装置20与柔性管道10之间。
如图6B所示，外壳7在此包括串联布置并由电子卡16承载在与例如图6B中的面11相同的一侧的两个压力传感器(不可见)，所述电子卡16例如通过螺钉33固定。
它们各自的可变形部件8插入专用壳体34、36中。
此外，所述传感器6的取压部24彼此间隔开，同时通过压降形成装置如安置在内部气体通路32上的通路约束部36分离，所述压降形成装置使得能够进行差压测量。
外壳7随后如图6A所示由盖37封闭，盖37保护内部构件并防止灰尘和其它污染物进入。
应该强调的是，压力传感器6进行的压力测量由电子卡16、特别是由一个或多个微处理器等以常规方式处理。
在所有情况下，根据本发明的装置的压力测量系统的优点特别是：
-在不可能省略零件的情况下的组装简单，
-大幅减少的组装时间，
-由于密封区的数量小(即，仅三个区)而降低的泄漏风险，
-由于膜不存在被尖锐部件损伤的风险而提高的可靠性等。
根据本发明的压力测量系统和配备有这种压力测量系统的呼吸装置可以用于向呼吸道发生问题的患者——例如患ARDS或SAS(睡眠呼吸暂停)型呼吸道疾病的患者和/或接受氧疗或类似类型的治疗的患者——供给呼吸气体。
Claims (16)
1.一种气体压力测量系统(6，16)，包括至少一个气体管路(10)和布置成能够测量所述气体管路(10)的至少一部分中的气体的压力的至少一个压力传感器(6)，所述至少一个压力传感器(6)由布置在所述至少一个压力传感器(6)与所述气体管路(10)之间的可透气体的保护膜(1)保护，
所述系统还包括布置在所述至少一个压力传感器(6)与所述保护膜(1)之间的由可弹性变形的材料形成的柔性中间部件(8)，所述柔性中间部件(8)包括使所述保护膜(1)和所述至少一个压力传感器(6)流体连通的内部通路(8a)；
其特征在于，所述柔性中间部件(8)包括：
位于与所述保护膜(1)相同的一侧的上游内部凹部(8b)和位于与所述至少一个压力传感器(6)相同的一侧的下游内部壳体(8c)，并且所述上游内部凹部(8b)和所述下游内部壳体(8c)通过所述内部通路(8a)彼此流体连接；
界定出所述下游内部壳体(8c)的下游边沿(12)，所述下游边沿(12)在所述至少一个压力传感器(6)周围密封地支承在承载所述至少一个压力传感器(6)的壁(11)上或所述至少一个压力传感器(6)上；和
界定出所述上游内部凹部(8b)并且支承在所述保护膜(1)上的上游边界(13)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括两个压力传感器(6)，每个压力传感器(6)都由可透气体的保护膜(1)保护，并且由可弹性变形的材料形成的柔性中间部件(8)布置在每个所述压力传感器(6)与所述保护膜(1)之间。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述柔性中间部件(8)包括下游内部壳体(8c)，所述至少一个压力传感器(6)位于所述下游内部壳体(8c)中。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述柔性中间部件(8)由聚合物或弹性体材料形成。
5.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述柔性中间部件(8)具有回旋形状。
6.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述柔性中间部件(8)包括居中或偏离的内部通路(8a)。
7.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述上游内部凹部(8b)和下游内部壳体(8c)具有比所述内部通路(8a)大的气体通路直径。
8.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，还包括外壳(7)，外壳(7)包括定位成与所述上游内部凹部(8b)相对的气体输入孔口(7a)，从而使得所述柔性中间部件(8)能够保持与所述保护膜(1)接触并定位在每个所述压力传感器(6)周围。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述柔性中间部件(8)包括外周壁(8d)，所述外周壁与所述外壳(7)的内壁(7b)协作从而提供它们之间的流体密封。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，每个所述压力传感器(6)由电子卡(16)承载，所述电子卡形成壁(11)的全部或一部分，所述柔性中间部件(8)经由其下游边沿(12)在每个所述压力传感器(6)周围密封地支承在所述壁(11)上。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，承载每个所述压力传感器(6)的所述电子卡(16)被固定在所述外壳(7)中以保持所述保护膜(1)和所述柔性中间部件(8)彼此成为一体并且还提供所述柔性中间部件(8)与承载每个所述压力传感器(6)的所述壁(11)之间的密封。
12.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述外壳(7)包括承载气体输入孔口的第一连接部件(30)和承载气体输出孔口的第二连接部件(31)，所述气体输入孔口和气体输出孔口由内部气体通路(32)连接，所述内部气体通路(32)形成所述气体管路(10)的一部分。
13.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述柔性中间部件(8)由热塑性弹性体TPE型材料或硅树脂形成。
14.一种呼吸装置(20)，所述呼吸装置包括能够在气源(23)与患者之间传送气体的气体管路(10)，其特征在于，所述呼吸装置还包括根据前述权利要求中任一项所述的气体压力测量系统(6，16)。
15.根据权利要求14所述的呼吸装置，其特征在于，所述气体压力测量系统(6，16)布置在所述气体管路(10)上。
16.根据权利要求14所述的呼吸装置，其特征在于，所述气体压力测量系统(6，16)布置在外壳(7)中，所述外壳(7)与所述气体管路(10)或所述气体管路(10)的旁通管路流体连接。
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