CN104958817B - 一种呼吸机的空氧混合装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种呼吸机的空氧混合装置及方法；呼吸机的空氧混合装置，包括喉管，喉管的一端设置有空气进口和喷嘴组件，喉管的另一端设置有出气口，喷嘴组件包括嵌入喉管内的大喷嘴，大喷嘴内设置有小喷嘴，小喷嘴设置有小喷孔，小喷嘴的外壁与大喷嘴的端面处的内壁之间形成环形的大喷孔，小喷嘴可沿其轴向在大喷嘴内移动以调节大喷孔的大小；本发明的空氧混合装置及方法，可通过移动小喷嘴来调节大喷孔的大小，在不同的输出流量下选择不同的喷孔孔径，以达到较强的吸附能力和抗反压能力，相比于现有技术，在同样的输出流量和反压下可以达到较低的氧浓度，且在同一反压、不同流量下的氧浓度相对于现有技术的波动幅度小，稳定性较高。
Description
技术领域
本发明涉及呼吸机技术领域，尤其涉及一种呼吸机的空氧混合装置及方法。
背景技术
呼吸机是一种能够起到预防和治疗呼吸衰竭，减少并发症，挽救及延长病人生命的至关重要的医疗设备，病人吸入的气体氧浓度高低对治疗效果有直接影响。现有技术中的具有空氧混合功能的便携式急救、转运呼吸机基本上是利用文丘里效应的原理达到吸入空气的目的，但此类呼吸机在空氧混合方面存在氧浓度可调分辨率低，只有纯氧和空氧两档调节，且空氧混合可达到的最低氧浓度较高，只能做到50％的氧浓度，而无法做到更低的问题。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种呼吸机的空氧混合装置，其可通过移动小喷嘴来调节大喷孔的大小，在不同的输出流量下选择不同的喷孔孔径，以达到较强的吸附能力和抗反压能力，相比于现有技术，在同样的输出流量和反压下可以达到较低的氧浓度，且在同一反压、不同流量下的氧浓度相对于现有技术的波动幅度小，稳定性较高。
本发明的第二个目的在于提供一种呼吸机的空氧混合方法，其可通过移动小喷嘴来调节大喷孔的大小，在不同的输出流量下选择不同的喷孔孔径，以达到较强的吸附能力和抗反压能力，相比于现有技术，在同样的输出流量和反压下可以达到较低的氧浓度，且在同一反压、不同流量下的氧浓度相对于现有技术的波动幅度小，稳定性较高。
为达第一个目的，本发明采用以下技术方案：
一种呼吸机的空氧混合装置，包括喉管，喉管的一端设置有空气进口和用于调节氧气流量的喷嘴组件，喉管的另一端设置有出气口，喷嘴组件包括嵌入喉管内的大喷嘴，大喷嘴内设置有小喷嘴，小喷嘴设置有小喷孔，小喷嘴的外壁与大喷嘴的端面处的内壁之间形成环形的大喷孔，小喷嘴可沿其轴向在大喷嘴内移动以调节大喷孔的大小。
其中，大喷嘴的轴线、小喷嘴的轴线均与喉管的轴线相重合。
其中，大喷嘴为两端开口的锥形筒，大喷嘴的大端面与喉管的端面平齐，大喷嘴的大端面沿径向向外延伸有环状凸缘，环状凸缘的外圆周面与喉管的内表面紧密配合。
其中，小喷嘴的一端设置有锥形部，锥形部的外壁与大喷嘴的小端面处的内壁之间形成环形的大喷孔，锥形部的最大外径大于大喷嘴的小端面处的内径，锥形部的最小外径小于大喷嘴的小端面处的内径。
其中，大喷嘴的大端面处的内壁设置有用于检测压力值的采样装置，采样装置连接有控制装置，控制装置可根据采样装置检测到的压力值控制小喷嘴的位移。
其中，小喷嘴的另一端设置有用于驱动小喷嘴沿其轴向移动的驱动装置，小喷嘴在靠近驱动装置的侧壁沿径向设置有通孔，通孔与小喷孔相导通。
其中，驱动装置为音圈电机，音圈电机与小喷嘴之间设置有复位弹簧。
为达第二个目的，本发明采用以下技术方案：
一种呼吸机的空氧混合方法，包括以下步骤：
(1)、提供一个喉管，喉管的一端设置有空气进口和用于调节氧气流量的喷嘴组件，喉管的另一端设置有出气口，喷嘴组件包括嵌入喉管内的大喷嘴，大喷嘴内设置有小喷嘴，小喷嘴设置有小喷孔，小喷嘴的外壁与大喷嘴的端面处的内壁之间形成环形的大喷孔，小喷嘴可沿其轴向在大喷嘴内移动以调节大喷孔的大小；
(2)、从喷嘴组件输入高压氧气，利用高压氧气从喷嘴组件喷出时产生的负压，从空气进口吸入大气中的空气，并与输入的高压氧气混合；
(3)、通过移动小喷嘴以调节大喷孔的大小，当小喷嘴的外壁与大喷嘴的端面处的内壁抵触，即大喷孔的面积为零时，高压氧气从小喷孔喷出；当大喷孔的面积大于小喷孔的面积时，高压氧气从大喷孔喷出；
(4)、高压氧气与空气混合形成的混合气体从出气口输出。
其中，小喷嘴连接有用于驱动小喷嘴沿其轴向移动的驱动装置，驱动装置为音圈电机，音圈电机与小喷嘴之间设置有复位弹簧。
其中，大喷嘴在大喷孔的前端设置有用于检测压力值的采样装置，采样装置连接有控制装置，控制装置可根据采样装置检测到的压力值控制小喷嘴的位移。
本发明的有益效果：一种呼吸机的空氧混合装置，包括喉管，喉管的一端设置有空气进口和用于调节氧气流量的喷嘴组件，喉管的另一端设置有出气口，喷嘴组件包括嵌入喉管内的大喷嘴，大喷嘴内设置有小喷嘴，小喷嘴设置有小喷孔，小喷嘴的外壁与大喷嘴的端面处的内壁之间形成环形的大喷孔，小喷嘴可沿其轴向在大喷嘴内移动以调节大喷孔的大小。当输出流量较大时，可调节小喷嘴向背离喉管的方向移动，直至大喷孔的面积大于小喷孔的面积，高压氧气从大喷孔喷出，此时，在同样的输出流量和反压下，本发明相对于现有技术，可达到较低的氧浓度，同时采用了较大的喷孔孔径，避免了现有技术的孔径较小而导致的输出流量偏小的问题，可以实现较大的潮气量；当输出流量较小时，可调节小喷嘴向靠近喉管的方向移动，直至小喷嘴的外壁与大喷嘴的端面处的内壁抵触，即大喷孔的面积为零，高压氧气从小喷孔喷出，此时，在同样的输出流量和反压下，本发明相对于现有技术，采用了较小的喷孔孔径，可产生较强的吸附能力和抗反压能力，从空气进口吸入的空气较多，以达到较低的氧浓度。本发明的呼吸机的空氧混合装置及方法，可通过移动小喷嘴来调节大喷孔的大小，在不同的输出流量下选择不同的喷孔孔径，以达到较强的吸附能力和抗反压能力，相比于现有技术，在同样的输出流量和反压下可以达到较低的氧浓度，且在同一反压、不同流量下的氧浓度相对于现有技术的波动幅度小，稳定性较高。
附图说明
图1是本发明的空氧混合装置的结构示意图。
图2是图1中A处的局部放大图。
图3是本发明的空氧混合装置在不同反压、不同流量下的氧浓度示意图。
图4是现有技术的呼吸机在不同反压、不同流量下的氧浓度示意图。
附图标记如下：
1-喉管；11-空气进口；12-出气口；2-大喷嘴；21-大喷孔；22-环状凸缘；3-小喷嘴；31-小喷孔；32-锥形部；33-通孔；4-采样装置；5-音圈电机；6-复位弹簧
具体实施方式
下面结合图1至图4并通过具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。
一种呼吸机的空氧混合装置，如图1和图2所示，包括喉管1，喉管1的一端设置有空气进口11和用于调节氧气流量的喷嘴组件(未图示)，喉管1的另一端设置有出气口12，喷嘴组件包括嵌入喉管1内的大喷嘴2，大喷嘴2内设置有小喷嘴3，小喷嘴3设置有小喷孔31，小喷嘴3的外壁与大喷嘴2的端面处的内壁之间形成环形的大喷孔21，小喷嘴3可沿其轴向在大喷嘴2内移动以调节大喷孔21的大小。
从喷嘴组件输入高压氧气，利用高压氧气从喷嘴组件喷出时产生的负压，从空气进口11吸入大气中的空气，并与输入的高压氧气混合，高压氧气与空气混合形成的混合气体从出气口12输出。当输出流量较大时，可调节小喷嘴3向背离喉管1的方向移动，直至大喷孔21的面积大于小喷孔31的面积，高压氧气从大喷孔21喷出，此时，在同样的输出流量和反压下，本发明相对于现有技术，可达到较低的氧浓度，同时采用了较大的喷孔孔径，避免了现有技术的孔径较小而导致的输出流量偏小的问题，可以实现较大的潮气量；当输出流量较小时，可调节小喷嘴3向靠近喉管1的方向移动，直至小喷嘴3的外壁与大喷嘴2的端面处的内壁抵触，即大喷孔21的面积为零，高压氧气从小喷孔31喷出，此时，在同样的输出流量和反压下，本发明相对于现有技术，采用了较小的喷孔孔径，可产生较强的吸附能力和抗反压能力，从空气进口11吸入的空气较多，以达到较低的氧浓度。
本实施例中，大喷嘴2的轴线、小喷嘴3的轴线均与喉管1的轴线相重合，使得喷出的高压氧气位于喉管1的中心位置，便于与吸入的空气混合。
本实施例中，大喷嘴2为两端开口的锥形筒，大喷嘴2的大端面与喉管1的端面平齐，大喷嘴2的大端面沿径向向外延伸有环状凸缘22，环状凸缘22的外圆周面与喉管1的内表面紧密配合，以避免大喷嘴2与喉管1之间漏气。
本实施例中，小喷嘴3的一端设置有锥形部32，锥形部32的外壁与大喷嘴2的小端面处的内壁之间形成环形的大喷孔21，锥形部32的最大外径大于大喷嘴2的小端面处的内径，锥形部32的最小外径小于大喷嘴2的小端面处的内径。锥形部32的设置，使得通过移动小喷嘴3来调整锥形部32的位置，以调节大喷孔21的面积。
本实施例中，大喷嘴2的大端面处的内壁设置有用于检测压力值的采样装置4，采样装置4可以检测喷孔前端的背压，采样装置4连接有控制装置(未图示)，控制装置可根据采样装置4检测到的压力值控制小喷嘴3的位移，以使本装置达到理想的吸附能力和抗反压能力。
本实施例中，小喷嘴3的另一端设置有用于驱动小喷嘴3沿其轴向移动的驱动装置；优选地，驱动装置为音圈电机5，音圈电机5与小喷嘴3之间设置有复位弹簧6。小喷嘴3在可音圈电机5的驱动下沿轴向移动，并可在复位弹簧6的作用力下复位。初始状态时，在复位弹簧6的作用力下，小喷嘴3的锥形部32的外壁与大喷嘴2的小端面处的内壁抵触，以使大喷孔21的面积为零，此时，高压氧气从小喷孔31喷出；进一步优选地，小喷嘴3在靠近驱动装置的侧壁沿径向设置有通孔33，通孔33与小喷孔31相导通，当高压氧气从小喷孔31喷出时，通孔33为高压氧气的进气口。
一种呼吸机的空氧混合方法，包括以下步骤：
(1)、提供一个喉管1，喉管1的一端设置有空气进口11和用于调节氧气流量的喷嘴组件，喉管1的另一端设置有出气口12，喷嘴组件包括嵌入喉管1内的大喷嘴2，大喷嘴2内设置有小喷嘴3，小喷嘴3设置有小喷孔31，小喷嘴3的外壁与大喷嘴2的端面处的内壁之间形成环形的大喷孔21，小喷嘴3可沿其轴向在大喷嘴2内移动以调节大喷孔21的大小；
(2)、从喷嘴组件输入高压氧气，利用高压氧气从喷嘴组件喷出时产生的负压，从空气进口11吸入大气中的空气，并与输入的高压氧气混合；
(3)、通过移动小喷嘴3以调节大喷孔21的大小，当小喷嘴3的外壁与大喷嘴2的端面处的内壁抵触，即大喷孔21的面积为零时，高压氧气从小喷孔31喷出；当大喷孔21的面积大于小喷孔31的面积时，高压氧气从大喷孔21喷出；
(4)、高压氧气与空气混合形成的混合气体从出气口12输出。
当输出流量较大时，可调节小喷嘴3向背离喉管1的方向移动，直至大喷孔21的面积大于小喷孔31的面积，高压氧气从大喷孔21喷出，此时，在同样的输出流量和反压下，本发明相对于现有技术，可达到较低的氧浓度，同时采用了较大的喷孔孔径，避免了现有技术的孔径较小而导致的输出流量偏小的问题，可以实现较大的潮气量；当输出流量较小时，可调节小喷嘴3向靠近喉管1的方向移动，直至小喷嘴3的外壁与大喷嘴2的端面处的内壁抵触，即大喷孔21的面积为零，高压氧气从小喷孔31喷出，此时，在同样的输出流量和反压下，本发明相对于现有技术，采用了较小的喷孔孔径，可产生较强的吸附能力和抗反压能力，从空气进口11吸入的空气较多，以达到较低的氧浓度。
本实施例中，小喷嘴3连接有用于驱动小喷嘴3沿其轴向移动的驱动装置，驱动装置为音圈电机5，音圈电机5与小喷嘴3之间设置有复位弹簧6。小喷嘴3在可音圈电机5的驱动下沿轴向移动，并可在复位弹簧6的作用力下复位，且在初始状态时，小喷嘴3的外壁与大喷嘴2的端面处的内壁可在复位弹簧6的作用力下抵触。
本实施例中，大喷嘴2在大喷孔21的前端设置有用于检测压力值的采样装置4，采样装置4可以检测喷孔前端的背压，采样装置4连接有控制装置，控制装置可根据采样装置4检测到的压力值控制小喷嘴3的位移，以使本装置达到理想的吸附能力和抗反压能力。
如图3所示，为本发明的空氧混合装置在不同反压、不同流量下的氧浓度示意图，横轴代表输出流量，纵轴代表输出混合气体的氧浓度。如图3中的60mbar曲线段，表示此时的气道压力为60mbar，该曲线段体现了输出流量为0～120L/min的流量时，对应的输出混合气体的氧浓度的变化。从图3可以看出，本发明的最低氧浓度可以达到33％左右，且在同一反压、不同流量的氧浓度波动幅度较小，稳定性较高，即曲线较平缓，此外，能达到的最大输出流量为120L/min。
如图4所示，为现有技术的呼吸机在不同反压、不同流量下的氧浓度示意图，横轴代表输出流量，纵轴代表输出混合气体的氧浓度。从图4可以看出，现有技术的最低氧浓度只能达到48％左右，且在同一反压、不同流量的氧浓度波动幅度较大，即曲线较陡，不够平缓，此外，能达到的最大输出流量为50～60L/min。
对比图3和图4可知：
(1)本发明的空氧混合装置及方法在同一反压下的极限氧浓度相对于现有技术低15％左右；
(2)本发明的空氧混合装置及方法在同一反压、不同流量的氧浓度相对于现有技术的波动幅度小，稳定性较高；
(3)本发明的空氧混合装置及方法在同一反压下的最大输出流量是现有技术的2倍左右。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种呼吸机的空氧混合装置，包括喉管(1)，其特征在于，所述喉管(1)的一端设置有空气进口(11)和用于调节氧气流量的喷嘴组件，所述喉管(1)的另一端设置有出气口(12)，所述喷嘴组件包括嵌入所述喉管(1)内的大喷嘴(2)，所述大喷嘴(2)内设置有小喷嘴(3)，所述小喷嘴(3)设置有小喷孔(31)，所述小喷嘴(3)的外壁与所述大喷嘴(2)的端面处的内壁之间形成环形的大喷孔(21)，所述小喷嘴(3)可沿其轴向在所述大喷嘴(2)内移动以调节所述大喷孔(21)的大小。
2.根据权利要求1所述的空氧混合装置，其特征在于，所述大喷嘴(2)的轴线、所述小喷嘴(3)的轴线均与所述喉管(1)的轴线相重合。
3.根据权利要求1所述的空氧混合装置，其特征在于，所述大喷嘴(2)为两端开口的锥形筒，所述大喷嘴(2)的大端面与所述喉管(1)的端面平齐，所述大喷嘴(2)的大端面沿径向向外延伸有环状凸缘(22)，所述环状凸缘(22)的外圆周面与所述喉管(1)的内表面紧密配合。
4.根据权利要求3所述的空氧混合装置，其特征在于，所述小喷嘴(3)的一端设置有锥形部(32)，所述锥形部(32)的外壁与所述大喷嘴(2)的小端面处的内壁之间形成环形的所述大喷孔(21)，所述锥形部(32)的最大外径大于所述大喷嘴(2)的小端面处的内径，所述锥形部(32)的最小外径小于所述大喷嘴(2)的小端面处的内径。
5.根据权利要求3所述的空氧混合装置，其特征在于，所述大喷嘴(2)的大端面处的内壁设置有用于检测压力值的采样装置(4)，所述采样装置(4)连接有控制装置，所述控制装置可根据采样装置(4)检测到的压力值控制所述小喷嘴(3)的位移。
6.根据权利要求1所述的空氧混合装置，其特征在于，所述小喷嘴(3)的另一端设置有用于驱动所述小喷嘴(3)沿其轴向移动的驱动装置，所述小喷嘴(3)在靠近所述驱动装置的侧壁沿径向设置有通孔(33)，所述通孔(33)与所述小喷孔(31)相导通。
7.根据权利要求6所述的空氧混合装置，其特征在于，所述驱动装置为音圈电机(5)，所述音圈电机(5)与所述小喷嘴(3)之间设置有复位弹簧(6)。
8.一种呼吸机的空氧混合方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、提供一个喉管(1)，所述喉管(1)的一端设置有空气进口(11)和用于调节氧气流量的喷嘴组件，所述喉管(1)的另一端设置有出气口(12)，所述喷嘴组件包括嵌入所述喉管(1)内的大喷嘴(2)，所述大喷嘴(2)内设置有小喷嘴(3)，所述小喷嘴(3)设置有小喷孔(31)，所述小喷嘴(3)的外壁与所述大喷嘴(2)的端面处的内壁之间形成环形的大喷孔(21)，所述小喷嘴(3)可沿其轴向在所述大喷嘴(2)内移动以调节所述大喷孔(21)的大小；
(2)、从所述喷嘴组件输入高压氧气，利用高压氧气从所述喷嘴组件喷出时产生的负压，从所述空气进口(11)吸入大气中的空气，并与输入的高压氧气混合；
(3)、通过移动所述小喷嘴(3)以调节所述大喷孔(21)的大小，当所述小喷嘴(3)的外壁与所述大喷嘴(2)的端面处的内壁抵触，即所述大喷孔(21)的面积为零时，高压氧气从所述小喷孔(31)喷出；当所述大喷孔(21)的面积大于所述小喷孔(31)的面积时，高压氧气从所述大喷孔(21)喷出；
(4)、高压氧气与空气混合形成的混合气体从所述出气口(12)输出。
9.根据权利要求8所述的空氧混合方法，其特征在于，所述小喷嘴(3)连接有用于驱动所述小喷嘴(3)沿其轴向移动的驱动装置，所述驱动装置为音圈电机(5)，所述音圈电机(5)与所述小喷嘴(3)之间设置有复位弹簧(6)。
10.根据权利要求8所述的空氧混合方法，其特征在于，所述大喷嘴(2)在所述大喷孔(21)的前端设置有用于检测压力值的采样装置(4)，所述采样装置(4)连接有控制装置，所述控制装置可根据采样装置(4)检测到的压力值控制所述小喷嘴(3)的位移。
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