CN105963838B - 一种用于呼吸机的空氧混合结构及呼吸机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于呼吸机的空氧混合结构及呼吸机，包括空气流量检测腔、氧气导流腔、空气导流腔、混合腔；空气流量检测腔的入口端为空气入口，其出口端与空气导流腔的入口端相通；空气流量检测腔内设有压降穿孔壁，压降穿孔壁的前、后两侧分别设有流量检测口一、流量检测口二；空气导流腔为圆柱形腔体，氧气导流腔为设置在空气导流腔外周的圆环形腔体，氧气导流腔的外壁上设有氧气入口；氧气混合导流腔、空气混合导流腔的入口端分别与氧气导流腔、空气导流腔连通，两者的出口端皆连通至混合腔；混合腔的出口端设有混合穿孔壁。本发明的空氧混合结构用于呼吸机，具有结构简单、能防止扰流影响流量检测、且能使混合气体充分混合的特点。

Description

一种用于呼吸机的空氧混合结构及呼吸机

技术领域

本发明涉及一种用于呼吸机的空氧混合结构及呼吸机，属于呼吸机技术领域。

背景技术

在现代临床医学中，呼吸机作为一项能人工替代自主通气功能的有效手段，已普遍用于各种原因所致的呼吸衰竭、大手术期间的麻醉呼吸管理、呼吸支持治疗和急救复苏中，在现代医学领域内占有十分重要的位置。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。

呼吸机在使用过程中，必须对患者进行机械通气，对于正在接受治疗的患者来说，通气量大小控制和氧浓度调节是非常重要的，尤其是对于婴幼儿患者和病危重症患者。因此呼吸机中设有空氧混合调节机构，用于混合空气和氧气，同时对空气和氧气的浓度进行检测并调控，而现有技术中空氧混合调节机构中的混合结构(见附图4)只有一个简单的混合腔，空气和氧气分别从不同的入口进入混合腔，混合结构的空气入口处设置一压降穿孔壁，压降穿孔壁前后两侧分别设置流量检测口，空气压降穿孔壁前后会产生压差，从而压力传感器能正常工作，从而可以对流量进行检测和调控。然而现有技术中的这种结构压降穿孔壁后侧的流量检测口位于混合腔内，从空气入口进入的空气气流与从氧气入口进入的氧气气流容易在流量检测口处形成扰流，导致后端流量检测口压力非常不稳定，从而使检测不准确。而且，这种结构的气体还存在气体混合不充分的问题。

为了解决检测不准确及空氧气体混合不均匀的问题，现有技术中公开了如下用于呼吸机的空氧混合机构或装置：

对比文件1：CN101757713A公开了一种空氧混合机构，包括：壳体，具有混合腔、以及分别设于混合腔两侧的第一腔和第二腔，并且第一腔的排气口通过混合腔与第二腔的排气口连接；以及可轴向移动的芯轴，芯轴依次穿过第一腔、混合腔和第二腔，并且芯轴具有容纳于混合腔中的台阶部，台阶部沿轴向移动的方向能够同时改变两个排气口的开度。该对比文件中主要是通过芯轴的移动改变排气口的开度开实现流量的调节和控制，并未涉及混合腔体的改进。

对比文件2：CN104958817A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。该对比文件解决的主要问题也是通过调节喷孔的大小来实现对流量的调节和控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能防止扰流影响流量检测、能使混合气体充分混合的用于呼吸机的空氧混合结构及包括该空氧混合结构的呼吸机。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

提供一种用于呼吸机的空氧混合结构，包括空气流量检测腔、氧气导流腔、空气导流腔、混合腔；

空气流量检测腔的入口端为空气入口，空气流量检测腔的出口端与空气导流腔的入口端相通；空气流量检测腔内设有压降穿孔壁，压降穿孔壁的前、后两侧分别设有流量检测口一、流量检测口二；

空气导流腔为圆柱形腔体，氧气导流腔为设置在空气导流腔外周的圆环形腔体，氧气导流腔的外壁上设有氧气入口；空气导流腔与氧气导流腔的出口端皆与混合腔连通，实现将空气、氧气导入混合腔中；混合腔的出口端设有混合穿孔壁。

进一步地，

所述氧气导流腔的出口端设置氧气混合导流腔；所述空气导流腔的出口端设置空气混合导流腔；氧气混合导流腔沿空气混合导流腔的外周设置，氧气混合导流腔、空气混合导流腔的入口端分别与氧气导流腔、空气导流腔连通，两者的出口端皆连通至混合腔。

进一步地，

所述氧气混合导流腔向内倾斜设置，倾斜角度优选为15°-60°，所述空气混合导流腔相应向内收窄设置。

若氧气混合导流腔、空气混合导流腔的长度足够长的话，所述氧气混合导流腔可以0度直腔设置。

进一步地，

所述氧气导流腔与空气导流腔的横截面积比为1:3-1:2。

在此横截面积比范围内，呼吸机的性能较佳。

优选地，

所述氧气导流腔与空气导流腔的横截面积比为1:3。

进一步地，

所述压降穿孔壁为布满圆孔的薄壁，穿过薄壁的空气能在薄壁前后产生压差；

所述压降穿孔壁上圆孔的总面积占压降穿孔壁面积的50-80％。

进一步地，

所述流量检测腔、混合腔及氧气入口均为圆柱形腔体。

进一步地，

所述空气混合导流腔为圆锥形腔体，所述氧气混合导流腔为圆锥环形腔体。

进一步地，

所述混合穿孔壁为布满圆孔的薄壁，使空氧气体形成气阻，从而混合更加充分；

所述混合穿孔壁上圆孔的总面积占混合穿孔壁面积的60-80％。

本发明还提供一种包括上述空氧混合结构的呼吸机，其还包括：

依次与上述空氧混合结构中的空气入口连接的涡轮装置、电磁阀装置；

以及，依次与上述空氧混合结构中的氧气入口连接的氧气比例阀装置、氧气流量传感器。

其中：涡轮装置用于提供正压空气，电磁阀装置用于调节空气压力；

氧气比例阀装置用于调节高压氧气的压力，氧气流量传感器用于检测氧气流量。

呼吸机中的涡轮装置与外部的空气源连接，氧气比例阀装置与外部的高压氧气源连接，空气通过涡轮装置加压，再通过电磁阀装置的压力调节从空氧混合结构的空气入口进入；同时，氧气依次通过比例阀装置、氧气流量传感器从空氧混合结构的氧气入口进入；在空氧混合结构内进行充分混合，最后从空氧混合结构的混合穿孔壁穿过，进入用户口鼻罩。

本发明的空氧混合结构中各部分的功能及作用：

1)流量检测口一、流量检测口二：用于压差式流量计的检测；

2)压降穿孔壁：使穿过压降穿孔壁的空气在压降穿孔壁的前后产生压差，从而使压力传感器正常工作，实现对空气流量的检测；

3)氧气导流腔：用于导流氧气，避免氧气直接与空气混合形成扰流；

4)空气导流腔：用于导流空气，避免空气直接与氧气混合形成扰流；

5)氧气混合导流腔：为一圆环形腔体，用于导流氧气，将氧气导向成斜向气流，与空气气流的汇集点在混合穿孔壁前方；

6)空气混合导流腔：为圆锥形腔体，用于导流空气，使空气气流加压收窄，便于空氧气体的混合；

7)混合腔：为圆柱形腔体，使空氧气体混合；

8)混合穿孔壁：为布满圆孔的薄壁，用于使空氧气体形成气阻，从而使空氧混合更加充分，且有稳流降噪作用；

9)氧气入口：为圆柱形腔体，氧气进入口；

10)空气入口：为圆柱形腔体，空气进入口。

本发明空氧混合结构的工作原理：

一方面，空气从空气入口进入到流量检测腔，通过流量检测腔的压降穿孔壁，使空气在压降穿孔壁前后产生压差，从而使压力传感器正常工作，空气在穿过压降穿孔壁后，进入到空气导流腔和空气混合导流腔，通过空气混合导流腔的加压收窄，使空气进入到混合腔；

另一方面，氧气由氧气入口进入到氧气导流腔，避免直接与空气混合导致的扰流，通过氧气混合导流腔的斜向导流作用，氧气进入到混合腔；

此时，空气气流与氧气气流在混合穿孔壁前方汇集，在混合穿孔壁的作用下，使空、氧气体在混合腔中充分混合，然后通过混合穿孔壁进入到下一阶段。

本发明的有益效果：

1、本发明中，空、氧气体在本空氧混合结构的作用下，通过空气导流腔、氧气导流腔的导流作用，分别将空气、氧气导入混合腔，这样能有效避免空气、氧气直接进入混合腔混合，在压降穿孔壁后侧的流量检测口处形成扰流，影响流量检测的准确性。

2、本发明中，向内倾斜设置有圆锥形的空气混合导流腔，使空气加压收窄，同时还向内倾斜设置有圆锥环形的氧气混合导流腔，可以将氧气导流腔出来的氧气进行斜向导流，使空气气流与氧气气流能在混合穿孔壁前方汇集，在混合穿孔壁的阻流作用下，使空气和氧气能在混合腔内更充分地混合。

3、本发明中在混合腔的出口端设置混合穿孔壁不仅对在其前方汇集的空氧气体形成阻流作用，混合更加充分，而且还具有稳流降噪的作用。

4、本发明中的氧气导流腔和空气导流腔的横截面积比控制在1:3-1:2，此时空氧混合的效果最佳。

5、本发明中的压降穿孔壁、混合穿孔壁都为布满圆孔的薄壁，圆孔既要能保证气体的通过，又要能保证对气体形成一定的阻力，当压降穿孔壁上圆孔的总面积占压降穿孔壁面积的50-80％时，测得的空气压差最为稳定；当混合穿孔壁上圆孔的总面积占混合穿孔壁面积的60-80％时，既能保证空氧混合气体在其前方聚集并形成气阻保证其混合均匀，又能保证混合后其他的顺利通过。

综上所述，本发明的空氧混合结构用于呼吸机，具有结构简单、能防止扰流影响流量检测、且能使混合气体充分混合的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1呼吸机空氧混合结构的剖面结构示意图；

图2为本发明实施例2呼吸机空氧混合结构的剖面结构示意图；

图3为本发明实施例2呼吸机空氧混合结构的空氧混合气流混合示意图；

图4为现有技术中呼吸机空氧混合结构的结构示意图；

图5为本发明实施例6空氧混合呼吸机的结构示意图；

附图标记说明：

1、空气流量检测腔；101、压降穿孔壁；102、流量检测口一；103、流量检测口二；104、空气入口；

2、空气导流腔；3、氧气导流腔；4、氧气入口；5、氧气混合导流腔；6、空气混合导流腔；7、混合腔；8、混合穿孔壁；

1041、涡轮装置；1042、电磁阀装置；401氧气比例阀装置；402、氧气流量传感器；

101’、102’、103’、104’、4’、7’分别为现有技术中呼吸机空氧混合结构中的压降穿孔壁、流量检测口一、流量检测口二、空气入口、氧气入口、混合腔；

A为空气气流；B为氧气气流；C为空氧气流汇集点。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对发明进一步说明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种用于呼吸机的空氧混合结构，包括：

空气流量检测腔1、空气导流腔2、氧气导流腔3、混合腔7；

空气流量检测腔1的入口端为空气入口104，空气流量检测腔1的出口端与空气导流腔2的入口端相通；空气流量检测腔1内设有压降穿孔壁101，压降穿孔壁101的前、后两侧分别设有流量检测口一102、流量检测口二103；

空气导流腔2为圆柱形腔体，氧气导流腔3为设置在空气导流腔2外周的圆环形腔体，氧气导流腔3的外壁上设有氧气入口4；空气导流腔2与氧气导流腔3的出口端皆与混合腔7连通，实现将空气、氧气导入混合腔7中；混合腔7的出口端设有混合穿孔壁8。

氧气导流腔与空气导流腔的横截面积比为1:3。

压降穿孔壁101为布满圆孔的薄壁，穿过薄壁的空气能在薄壁前后产生压差；压降穿孔壁上圆孔的总面积占压降穿孔壁面积的80％。

所述流量检测腔1、混合腔7及氧气入口4均为圆柱形腔体。

混合穿孔壁8为布满圆孔的薄壁，使空氧气体形成气阻，从而混合更加充分，混合穿孔壁上圆孔的总面积占混合穿孔壁面积的80％；同时混合穿孔壁8还具有稳流降噪的作用。

工作时，一方面，空气从空气入口104进入到空气流量检测腔1，通过空气流量检测腔1的压降穿孔壁101，使空气在压降穿孔壁101前后产生压差，从而使压力传感器正常工作，空气在穿过压降穿孔壁101后，进入到空气导流腔2，将空气导流进入到混合腔7；

另一方面，氧气由氧气入口4进入到氧气导流腔3，避免直接与空气混合导致的扰流，将氧气导流进入到混合腔7；

此时，空气气流与氧气气流在混合穿孔壁8前方汇集，在混合穿孔壁8的作用下，使空、氧气体在混合腔7中充分混合，然后通过混合穿孔壁8进入到下一阶段。

本实施例中，由于设置了空气导流腔2、氧气导流腔3，能分别将空气、氧气导入混合腔，这样能有效避免空气、氧气直接进入混合腔混合，从而能避免在压降穿孔壁101后侧的流量检测口一103处形成扰流，影响流量检测的准确性。

同时由于设置混合穿孔壁8可以对在其前方汇集的空氧气体形成阻流作用，混合更加充分，而且还具有稳流降噪的作用。

实施例2

如图2所示，本实施例提供一种用于呼吸机的空氧混合结构，包括：

空气流量检测腔1、空气导流腔2、氧气导流腔3、空气混合导流腔6、氧气混合导流腔5、混合腔7；

空气流量检测腔1的入口端为空气入口104，空气流量检测腔1的出口端与空气导流腔2的入口端相通；空气流量检测腔1内设有压降穿孔壁101，压降穿孔壁101的前、后两侧分别设有流量检测口一102、流量检测口二103；

空气导流腔2为圆柱形腔体，氧气导流腔3为设置在空气导流腔2外周的圆环形腔体，氧气导流腔3的外壁上设有氧气入口4；

氧气导流腔3的出口端倾斜设置氧气混合导流腔5，氧气混合导流腔5向内倾斜设置的角度为30°；相应地，空气导流腔2的出口端向内收紧设置空气混合导流腔6；氧气混合导流腔5、空气混合导流腔6的入口端分别与氧气导流腔3、空气导流腔2连通，两者的出口端皆连通至混合腔7；实现将空气、氧气导入混合腔7中；混合腔7的出口端设有混合穿孔壁8。

氧气导流腔与空气导流腔的横截面积比为1:3。

压降穿孔壁101为布满圆孔的薄壁，穿过薄壁的空气能在薄壁前后产生压差，压降穿孔壁101上圆孔的总面积占压降穿孔壁面积的80％，此时在压降穿孔壁101前后测得的压差值较稳定。

所述流量检测腔1、混合腔7及氧气入口4均为圆柱形腔体；空气混合导流腔6为圆锥形腔体，氧气混合导流腔5为圆锥环形腔体。

混合穿孔壁8为布满圆孔的薄壁，使空氧气体形成气阻，从而混合更加充分，混合穿孔壁8上圆孔的总面积占混合穿孔壁面积的80％；同时混合穿孔壁8还具有稳流降噪的作用。

工作时，一方面，空气从空气入口104进入到空气流量检测腔1，通过空气流量检测腔1的压降穿孔壁101，使空气在压降穿孔壁101前后产生压差，从而使压力传感器正常工作，空气在穿过压降穿孔壁101后，进入到空气导流腔2，再经过圆锥形空气混合导流腔6的作用，使空气气流加压收窄，将空气导流进入到混合腔7；

另一方面，氧气由氧气入口4进入到氧气导流腔3，避免直接与空气混合导致的扰流，通过圆锥环形的氧气混合导流腔5的斜向导流作用，将氧气导流进入到混合腔7；

如图3所示，此时，空气气流A与氧气气流B在混合穿孔壁8前方的空氧气流汇集点C处汇集，在混合穿孔壁8的作用下，使空、氧气体在混合腔7中充分混合，然后通过混合穿孔壁8进入到下一阶段。

本实施例与实施例1的区别在于，进一步增加了向内收紧的圆锥形的空气混合导流腔6及向内倾斜设置的圆锥环形的氧气混合导流腔5，向内收紧的圆锥形的空气混合导流腔，使空气加压收窄；向内倾斜设置有圆锥环形的氧气混合导流腔，可以将氧气导流腔出来的氧气进行斜向导流，使空气气流与氧气气流能在混合穿孔壁前方汇集，斜向导流过来的空氧混合气体会在混合穿孔壁前方产生更大的气阻，使空气和氧气能在混合腔内更充分地混合。

实施例3

本实施例与实施例2的区别在于：

氧气导流腔3与空气导流腔2的横截面积比为1:2；

氧气混合导流腔5向内倾斜设置的角度为15°；

压降穿孔壁上圆孔的总面积占压降穿孔壁面积的50％；

混合穿孔壁8上圆孔的总面积占混合穿孔壁面积的60％。

实施例4

本实施例与实施例2的区别在于：

氧气混合导流腔5向内倾斜设置的角度为60°；

压降穿孔壁上圆孔的总面积占压降穿孔壁面积的70％；

混合穿孔壁8上圆孔的总面积占混合穿孔壁面积的70％。

实施例5

本实施例提供一种包括实施例1所述空氧混合结构的呼吸机，该呼吸机还包括：

依次与所述空氧混合结构中的空气入口104连接的涡轮装置、电磁阀装置；以及依次与上述空氧混合结构中的氧气入口4连接的氧气比例阀装置、氧气流量传感器。

其中：涡轮装置用于提供正压空气，电磁阀装置用于调节空气压力；

氧气比例阀装置用于调节高压氧气的压力，氧气流量传感器用于检测氧气流量。

呼吸机中的涡轮装置与外部的空气源连接，氧气比例阀装置与外部的高压氧气源连接，空气通过涡轮装置加压，再通过电磁阀装置的压力调节从空氧混合结构的空气入口进入；同时，氧气依次通过比例阀装置、氧气流量传感器从空氧混合结构的氧气入口进入；在空氧混合结构内进行充分混合，最后从空氧混合结构的混合穿孔壁穿过，进入用户口鼻罩。

实施例6

如图5所示，本实施例提供一种包括实施例2所述空氧混合结构的呼吸机，该呼吸机还包括：

依次与所述空氧混合结构中的空气入口104连接的涡轮装置1041、电磁阀装置1042；以及依次与上述空氧混合结构中的氧气入口4连接的氧气比例阀装置401、氧气流量传感器402。

其中：涡轮装置1041用于提供正压空气，电磁阀装置1042用于调节空气压力；

氧气比例阀装置401用于调节高压氧气的压力，氧气流量传感器402用于检测氧气流量。

呼吸机中的涡轮装置1041与外部的空气源连接，氧气比例阀装置与外部的高压氧气源连接，空气通过涡轮装置加压，再通过电磁阀装置的压力调节从空氧混合结构的空气入口进入；同时，氧气依次通过比例阀装置、氧气流量传感器从空氧混合结构的氧气入口进入；在空氧混合结构内进行充分混合，最后从空氧混合结构的混合穿孔壁穿过，进入用户口鼻罩。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.一种用于呼吸机的空氧混合结构，其特征在于,

包括空气流量检测腔、氧气导流腔、空气导流腔、混合腔；

空气流量检测腔的入口端为空气入口，空气流量检测腔的出口端与空气导流腔的入口端相通；空气流量检测腔内设有压降穿孔壁，压降穿孔壁的前、后两侧分别设有流量检测口一、流量检测口二；

空气导流腔为圆柱形腔体，氧气导流腔为设置在空气导流腔外周的圆环形腔体，氧气导流腔的外壁上设有氧气入口；空气导流腔与氧气导流腔的出口端皆与混合腔连通，实现将空气、氧气导入混合腔中；混合腔的出口端设有混合穿孔壁；

所述氧气导流腔的出口端设置氧气混合导流腔；所述空气导流腔的出口端设置空气混合导流腔；氧气混合导流腔沿空气混合导流腔的外周设置，氧气混合导流腔、空气混合导流腔的入口端分别与氧气导流腔、空气导流腔连通，两者的出口端皆连通至混合腔；

所述氧气混合导流腔向内倾斜设置，倾斜角度为15°-60°，所述空气混合导流腔相应向内收窄设置；

所述氧气导流腔与空气导流腔的横截面积比为1:3-1:2；

所述压降穿孔壁为布满圆孔的薄壁，穿过薄壁的空气能在薄壁前后产生压差；所述压降穿孔壁上圆孔的总面积占压降穿孔壁面积的50-80％；

所述混合穿孔壁为布满圆孔的薄壁，使空氧气体形成气阻，从而混合更加充分；所述混合穿孔壁上圆孔的总面积占混合穿孔壁面积的60-80％。

2.根据权利要求1所述的一种用于呼吸机的空氧混合结构，其特征在于，

所述氧气导流腔与空气导流腔的横截面积比为1:3。

3.根据权利要求1所述的一种用于呼吸机的空氧混合结构，其特征在于，

所述流量检测腔、混合腔及氧气入口均为圆柱形腔体。

4.根据权利要求1所述的一种用于呼吸机的空氧混合结构，其特征在于，

所述空气混合导流腔为圆锥形腔体，所述氧气混合导流腔为圆锥环形腔体。

5.一种空氧混合呼吸机，其特征在于，

包括如权利要求1-4任意一项所述的空氧混合结构，还包括涡轮装置、电磁阀装置、氧气比例阀装置、氧气流量传感器；所述涡轮装置、电磁阀装置、空氧混合结构中的空气入口依次连接；所述氧气比例阀装置、氧气流量传感器、空氧混合结构中的氧气入口依次连接。