CN107174250A - 一次性使用的流量传感器、传感器手柄和肺功能分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了应用于肺功能检测的一次性流量传感器以及与之配套使用的传感器手柄和肺功能分析系统。所述一次性流量传感器包括用于呼吸通气的节流管、设置在节流管上并与节流管通气孔相通的取压孔柱，以及使流量传感器与传感器手柄或肺功能仪实现卡接的卡扣。本发明完全避免了由于流量传感器清洗消毒不彻底引起的交叉感染，且具有较好的密封防尘防漏气的效果。操作简单，适于在医院体检、个人日常病情监测等领域推广应用。

Description

一次性使用的流量传感器、传感器手柄和肺功能分析系统

技术领域

本发明涉及肺功能检测仪器一次性耗材的使用，特别涉及应用在肺功能仪上的一次性使用的流量传感器，以及与之配合的传感器手柄和肺功能仪。

背景技术

利用肺功能仪或肺活量计实施常规肺功能检查是人体呼吸性能诊断的重要方法。受检过程中，受检者用力呼吸或咳嗽时的唾液、痰、口腔分泌物、食物残渣等极易喷洒、黏附在检测仪器内，造成污染，易导致交叉感染的发生。为避免交叉感染，现有市场上肺功能仪器、肺活量计等产品均采用咬嘴加一次性呼吸过滤器的方法。虽然咬嘴和过滤器都是一次性使用，但是一次性呼吸过滤器不能选择过滤效率最高的过滤器。过滤效率越高，虽然隔离效果越好，但是对气流的阻力也越大，对肺功能测定的气体流量影响也会越大，使测定的误差变大。肺功能测试标准要求气流阻力在14L/S的流量范围内，气流阻力必须小于1.5cmH₂O/L/s。因此一次性呼吸过滤器只能兼顾过滤效率，选择气流阻力较小的过滤器，尽管有隔离细菌和病毒的效果，但是无法彻底隔离细菌或病毒进入流量传感器，避免交叉感染。

呼吸过滤器的过滤介质大多用带静电的超细聚丙烯纤维编织成席网状，虽然有一定的静电吸附微小颗粒的作用，但主要过滤原理是利用过滤介质的孔径截留比介质孔径更小的物质，纤维网间孔径越小，过滤介质直接拦截粒子的可能性越大，过滤效果越好。纤维网间孔径一般都比较大，采用双层或多层结构，1μm以下的颗粒主要依靠吸附过滤，（细菌直径一般0.5～4μm，病毒直径只有0.02～0.2 μm），尽管现在的呼吸过滤器都具有极高的过滤效果，细菌过滤率大于98%，但是实际过滤效率与选用的微生物种类、大小、浓度及测试方法都有关系，并不是对所有细菌的过滤率都有很好的效果，而且对直径更小的病毒基本无过滤能力。

另一方面，肺功能仪器应用过滤器后，还是需要定期对肺功能仪器进行清洁和消毒。医用肺功能仪器价格昂贵，结构复杂，必须是专业人员借助专用工具拆卸仪器，且容易损坏，消毒后需要彻底干燥，使用前还需要重新校正。整个过程比较繁琐，消耗很多时间和费用，很长一段时间内不能使用仪器。对于家庭用肺功能仪器，虽然传感器拆卸相对简单一些，但一般只用清水冲洗，清洗和消毒并不彻底，且容易损坏仪器，影响测定精度。

发明内容

为了克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种应用于肺功能检测的一次性流量传感器，包括呼吸通气的节流管、设置在节流管上并与通气孔相通的取压孔柱，流量传感器管外壁上设有卡接装置，卡接装置可拆卸式地连接于肺功能仪。

在一个实施例中，所述卡接装置为包括有卡爪和卡接头的卡扣。

在另一个实施例中，所述卡扣为梅花状结构，由四组卡爪和卡接头组成，它们两两相对，中间设有等间距间隙使四片卡爪互不相连，有一定弹性开合。

进一步的，所述卡接装置包括对称排布的钩槽柱，每个钩槽柱末端有钩槽，钩槽中间设有间隙。

优选的，所述的卡接装置上设有防二次使用的结构。

本发明还提供了一种用于插接一次性流量传感器的传感器手柄，包括与上述一次性流量传感器配合使用的连接座，所述连接座内设有孔柱插孔、导气孔接口，以及与一次性流量传感器的卡接装置相配合的连接件。

进一步的，包括按键，按键内设有可伸缩活动锁片和弹簧，锁片与按键连接可与按键一起伸缩活动。

在更具体的实施例中，传感器手柄包括上盖体和下盖体，在盖体上设置有按键安装座，按键装入传感器手柄后，按键上的锁片穿过安装座上的通孔和连接座卡槽上的通孔后伸入至流量传感器上的钩槽内锁住流量传感器，按住键可以使锁片伸到钩槽内壁之间释放流量传感器。

本发明所述的肺功能分析系统，包括肺功能仪和前述一次性流量传感器，一次性流量传感器上的卡接装置通过连接座可拆卸式地连接于肺功能仪上。

进一步的，肺功能仪内设置有压差传感器。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用了一次性使用的流量传感器，完全避免了由于流量传感器清洗消毒不彻底引起的交叉感染，减少了相关测试人员的工作量，方便肺功能仪的日常维护。同时密封圈的使用有效保障在测试过程中不漏气，提高检测准确性。同时防尘垫的设计起到很好的防尘密闭效果。流量传感器上的卡扣与连接座的卡槽的配合方式在实现一次性使用要求的同时，又能防止流量传感器的脱落和漏气。本发明所述肺功能仪操作简单，且最大限度的避免交叉感染的机会。即适用于医院体检，避免院感发生，又适用于个人日常病情监测，适于推广应用。

附图说明

图1 具有两个取压孔柱的一次性流量传感器剖面示意图。

图2 具有梅花状卡爪的卡扣结构示意图。

图3 图1所示的一次性流量传感器与压差传感器连接的结构示意图。

图4 具有三个取压孔柱的一次性流量传感器结构示意图。

图5 图4的流量传感器与连接座连接的示意图。

图6 图5 A处的放大示意图。

图7 一次性流量传感器与连接座互配的爆炸图。

图8 一次性流量传感器与传感器手柄连接的示意图。

图9 图8的爆炸图。

图10 图8的正面示意图。

图11 图10 A-A方向的剖面视图。

图12 图10 B-B方向的剖面视图。

图13 按键的结构示意图。

图14 按键锁片锁紧一次性流量传感器的结构示意图。

图15 按键锁片释放一次性流量传感器的结构示意图。

图16 具有咬嘴的一次性流量传感器的结构示意图。

图17 咬嘴的网筛结构示意图。

具体实施方式

应用于肺功能检测的一次性流量传感器10，包括呼吸通气的节流管、设置在节流管上并与节流管通气孔相通的取压孔柱，以及设置在流量传感器管壁上的卡接装置，卡接装置通过连接装置（或称为连接座）可拆卸式地连接于肺功能仪上。

实施例1

如图1至3所示的一次性流量传感器10′的节流管主要由呼气进气部1、第一锥部2、喉口部3和第二锥部4依次相连而成，在节流管上合适的位置处设置通气孔。设置在喉口部上的取压孔柱为低压取压孔柱5，设置在呼气进气部1上的取压孔柱为第一高压取压孔柱6。根据需要，在另一个实施例中第一高压取压孔柱还可以设置在第一锥部2上。取压孔柱与节流管通气孔气体相通。

一次性流量传感器与肺功能仪或传感器手柄之间通过连接装置可拆卸式地连接在一起。本实施例中连接装置为带有孔柱插孔101′的连接座100′。具体的，一次性流量传感器与连接座100′连接，通过导压管201与压差传感器300连接。更具体的，流量传感器的高压取压孔柱和低压取压孔柱分别插入至连接座对应的孔柱插孔101′内，取压孔柱和孔柱插孔之间气密性连接。在一个实施例中，取压孔柱的柱体外壁设有槽穴9，密封圈19组装在该槽穴9中，确保在一定压力范围内取压孔柱与连接座的连接处密封不漏气。

为了进一步确保使用过程中流量传感器与肺功能仪或传感器手柄之间连接的稳定性。如图1至2所示的实施例中，设置在流量传感器管壁上的卡接装置为包括有卡爪12和卡接头13的卡扣11′。如图2所示的卡扣为梅花状结构，由四组卡爪和卡接头组成，它们两两相对，中间设有等间距间隙15使四片卡爪互不相连，有一定弹性开合。根据设计需要，卡扣的数量可以是一个或多个，卡爪与卡接头的组合数量也可以是一个、二个或更多，其排列方式不限于实施例所列举的方式。梅花状卡扣利用卡爪的弹性可拆卸式地卡接在肺功能仪或传感器手柄与之配合的连接装置上。

在本实施例中，连接装置为连接座100′，连接座上还包括与所述卡扣位置相对应的卡槽102′，卡扣11′插入至连接座的卡槽102′内实现流量传感器与连接座的连接。在一个具体的实施例中，卡扣的卡爪与卡接头衔接处有凸出于卡爪的凸部14，卡扣插入卡槽后，卡扣的凸部14被卡槽内边缘103′阻挡，使流量传感器与连接座之间紧密连接，防止脱落漏气。根据设计需要，卡扣11′可以设置在流量传感器的任意位置，例如设置在流量传感器两个取压孔柱之间和/或流量传感器的端部。

在一个具体的实施例中，压差传感器安装在肺功能仪内，作为连接装置的连接座安装在肺功能仪的上端，连接座上的孔柱插孔通过导压管与压差传感器连接。使用时，一次性流量传感器插入连接座后，取压孔柱分别插入至连接座对应的孔柱插孔内，作为卡接装置的卡扣与连接座内的卡槽卡接配合，保证一次性流量传感器在肺功能仪上安装稳定性。检测结束更换流量传感器时，只要握住流量传感器的一端稍用力往外拔起，卡爪间的空隙让卡爪有较大的变形力，整个卡扣受力后发生弹性变形滑出卡槽，使一次性流量传感器能顺利拔出。在一个具体的实施例中，肺功能仪内还安装了微处理器用于处理压差传感器中的数据。所述肺功能仪还可包括数据存储单元。更优选的，在该肺功能仪上还安装了显示器以显示检测结果。

实施例2

如图4至12所示的实施例中，一次性流量传感器10的节流管主要由呼气进气部1、第一锥部2、喉口部3和第二锥部4依次相连而成。在另一个实施例中，在第二锥部4的外侧还设置有吸气进气部8。设置在喉口部上的取压孔柱为低压取压孔柱5，设置在呼气进气部1或第一锥部2上的取压孔柱为第一高压取压孔柱6，设置在吸气进气部8或第二锥部5上的取压孔柱为第二高压取压孔柱7。取压孔柱与节流管通气孔相通。

在本实施例中，所述肺功能仪包括用于插接一次性流量传感器的传感器手柄，所述传感器手柄内安装有压差传感器。传感器手柄与微处理器通过数据线连接。传感器手柄200上安装有连接装置，一次性流量传感器与传感器手柄之间通过连接装置可拆卸式地连接在一起。所述微处理器可以是肺功能仪自带的，也可以是外部设备，例如电脑等。

在本实施例中所述连接装置为连接座100。在一个具体的实施例中，所述连接座100包括孔柱插孔101、卡槽102以及与孔柱插孔相对应的锁件104，锁件前端设有导气管接口105，导气管接口与压差传感器的导压管连接。孔柱插孔和锁件之间通过螺丝等固定方式将两者固定，当流量传感器的取压孔柱插入连接件的插孔101中后，取压孔柱、插孔、锁件和导气管接口之间形成气体通路。取压孔柱7的柱体外壁设有槽穴9，密封圈19组装在该槽穴9中，确保了在一定压力范围内取压孔柱与连接座内壁之间密封不漏气。锁件内放置防尘垫106，确保了连接座与节流管气体相通处的密闭防尘效果。另一个具体实施例中，连接座100包括孔柱插孔101和卡槽102，孔柱插孔的前端一体成型的设有导气管接口，导气管接口与压差传感器的导压管连接无需锁件104。

在本实施例中所述流量传感器的卡接装置包括对称排布的钩槽柱17，每个钩槽柱17末端有钩槽18，钩槽中间设有间隙20，用于锁片伸缩活动锁住钩槽。钩槽柱与钩槽的组合数量可以是一个、二个或更多，其排列方式不限于实施例所列举的方式，并可设置在流量传感器的任意位置，例如设置在流量传感器两个取压孔柱之间和/或流量传感器的端部。

图8至15所示，传感器手柄200还包括按键202，按键内设有可伸缩活动锁片203和弹簧204，锁片与按键连接可与按键一起伸缩活动。在更具体的实施例中，弹簧套接在按键中部的弹簧柱211上，锁片分别安装在按键的两侧。传感器手柄包括上盖体和下盖体，在盖体上设置有按键安装座205。按键上的锁片穿过安装座上的通孔和连接座卡槽上的通孔后伸入至流量传感器上的钩槽内锁住流量传感器，按住键可以使锁片伸到钩槽内壁之间释放流量传感器。具体的，按键装入传感器手柄后，按键上的锁片203依次穿过安装座的上的通孔207和连接座卡槽上的通孔107后伸入至卡槽内，并与卡槽内壁之间保留有一定空间，该空间能让流量传感器的钩槽18插入，钩槽利用可活动锁片锁住钩槽与传感器手柄进行连接。按键通过螺丝等固定方式与传感器手柄实现固定连接，也可以通过按键上的钩槽208卡接在安装座205内的卡孔206处实现连接。

一次性流量传感器插入连接座后，紧压按键让按键锁片203和卡槽内壁留出足够的空间使流量传感器上的钩槽18插入该空间内（该空间即为流量传感器的钩槽插入连接座的通路），然后松开按键，利用弹簧204回弹，按键的锁片203位于钩槽18的通路上，从而锁紧流量传感器的钩槽18，此时流量传感器无法拔出，此时可实施呼吸气流参数的测定。当要取出流量传感器时，按压按键，使锁片203与卡槽102内壁之间的距离增大，钩槽不再被锁片锁紧，此时可将一次性流量传感器拔出。

在一个具体的实施例中，按键的按压行程L为2mm，钩槽的限位行程S为1.2mm。如图14所示，弹簧回弹后，锁片203抵押在钩槽18之上，使钩槽处于锁紧状态，无法拔出流量传感器。如图15所示，按压按键后，使得锁片203向内移动1.6mm，锁片18最前端与锁片之间的距离d为0.4mm，钩槽不再被锁紧，此时可拔出一次性流量传感器。

在进行肺功能检测时，首先将本实施例所述一次性流量传感器插入至传感器手柄的连接座内，传感器手柄通过数据电缆与肺功能仪连接。更具体的，流量传感器上的取压孔柱插入至连接座的孔柱插孔内，传感器手柄的按键锁紧一次性流量传感器上的钩槽。一次性流量传感器安装完毕后，实施肺功能测试。测试完成后按压按键，使按键松开钩槽，即可顺利更换一次性流量传感器。在本实施例中，压差传感器安装在手柄内，用于处理检测数据的微处理器安装在肺功能仪内，所述肺功能仪还可包括数据存储单元。更优选的，在该肺功能仪上还安装了显示器以显示检测结果。

实施例3

流量传感器的卡接装置（例如卡扣或钩槽柱和钩槽结构）上设置有防二次使用的结构。使用力拔出流量传感器后，卡接装置会主动出现折弯、断裂或变形等损毁式样，损毁的卡接装置已无法再次插入压差传感器内，以防止流量传感器被重复使用。例如在卡扣卡爪上设有折痕线，当流量传感器拔出后，卡爪因为受力后沿着折痕线轻易地发生弯折而不再如未使用前是竖直的，从而提醒使用者该流量传感器已经被使用过。

实施例4

如图16至17所示，一次性流量传感器呼气进气部1的前端还可安装咬嘴20，咬嘴上带有蜂窝孔网筛21，网筛上排布着蜂窝孔22。蜂窝孔网筛主要用于稳定气流，当被测者唾液、痰比较多时，也可以起到一定的过滤作用，以免影响流量传感器精度。

流量传感器的流体流速与压差关系是基于流体力学的伯努利方程，须满足流体层流条件，即流体在进入喉口部时，流束与管轴线平行不能有湍流。但为了缩短流量传感器长度以适合肺功能仪应用，流量传感器的直流段大大缩短，人体呼出的气体经过较短的直流段进入喉口部不能完全满足层流条件，影响测量精度，增加蜂窝孔网筛整流可以消除湍流，提高气流均匀性，蜂窝孔的网筛孔径越小，厚度越大，效果越好，但是气流阻力会增加，造成压力损失。在一个具体的实施例中，选用气流阻力很小的大孔径蜂窝孔网筛，例如蜂窝状网筛厚度范围：0.5mm~2.5mm，孔径范围为：2.0mm~5.0mm。在优选的实施例中，孔径为2.5mm，网筛厚度为1mm。

实施例5

如图7至9所示的与所述一次性流量传感器配合使用的传感器手柄200包括上盖209和下盖210，并安装有连接座100。连接座内设有孔柱插孔101和卡槽102，与孔柱插孔相对应的位置设有导气孔接口105，压差传感器通过导压管与导气孔接口连接。

实施例6

肺功能分析系统包括肺功能仪和一次性流量传感器。所述肺功能仪包括压差传感器，一次性流量传感器通过连接装置转接至肺功能仪上。在一个优选的方案中，肺功能仪内还包括微处理器和数据存储单元。更优选的，在该肺功能仪上还安装了显示器用于显示检测结果。

如图1所示的一次性流量传感器的节流管主要由呼气进气部1、第一锥部2、喉口部3和第二锥部4依次相连而成。设置在喉口部上的取压孔柱为低压取压孔柱5，设置在呼气进气部1上的取压孔柱为第一高压取压孔柱6。高压取压孔柱与压差传感器的正压端连接，低压取压孔柱与压差传感器的负压端连接。

如图4至5所示的一次性流量传感器的节流管主要由呼气进气部1、第一锥部2、喉口部3和第二锥部4依次相连而成。其中流量传感器第一锥部的第一高压取压孔柱6与第一压差传感器的正压端连接，第二锥部的第二高压取压孔柱7与第二压差传感器的正压端连接，两个压差传感器的低压端通过三通管分别与喉口部的低压取压孔柱5连接。

呼气进气部1和喉口部3呈圆柱形，呼气进气部的直径大于喉口部的直径。第一锥部2和第二锥部4呈圆台形，第一锥部和第二锥部直径较小的一端分别朝向喉口部。

压差传感器与微处理器相连，微处理器用于采集压差传感器的信号并进行处理，根据高、低压取压孔柱之间的压差计算分析出测试者肺部各种功能指标，作为测试者当前身体状况或治疗效果的参考指标。

尽管在具体的实施例中给出了流量传感器节流管、取压孔柱、卡接装置以及与之配合的连接装置等部件之间一一对应的组合方式。但是本领域技术人员均知晓，根据设计需要，流量传感器的取压孔柱的数量、卡接装置的结构、连接装置是可以任意组合，这些配合方式均属于本发明保护范围之内。例如具有两个取压孔柱的节流管上可以安装具有卡爪和钩槽的卡扣装置，而相应的与之配合的连接装置的结构为具有锁片的按键。不同类型的一次性流量传感器与不同内部结构的肺功能仪之间的组合方式也是可以根据需要自由选择的，只要取压孔柱与孔柱插孔之间、卡接装置（卡扣）与连接装置（连接座）等结构之间相适配即可。

Claims (10)

1.应用于肺功能检测的一次性流量传感器，包括呼吸通气的节流管、设置在节流管上并与通气孔相通的取压孔柱，其特征在于，流量传感器管外壁上设有卡接装置，卡接装置可拆卸式地连接于肺功能仪。

2.根据权利要求1所述的一次性流量传感器，其特征在于，所述卡接装置为包括有卡爪和卡接头的卡扣。

3.根据权利要求2所述的一次性流量传感器，其特征在于，所述卡扣为梅花状结构，由四组卡爪和卡接头组成，它们两两相对，中间设有等间距间隙使四片卡爪互不相连，有一定弹性开合。

4.根据权利要求1所述的一次性流量传感器，其特征在于，所述卡接装置包括对称排布的钩槽柱，每个钩槽柱末端有钩槽，钩槽中间设有间隙。

5.根据权利要求1所述的一次性流量传感器，其特征在于，所述的卡接装置上设有防二次使用的结构。

6.一种用于插接一次性流量传感器的传感器手柄，其特征在于，包括与权利要求1至5之一所述一次性流量传感器配合使用的连接座，所述连接座内设有孔柱插孔、导气孔接口，以及与一次性流量传感器的卡接装置相配合的连接件。

7.根据权利要求6所述的传感器手柄，其特征在于，包括按键，按键内设有可伸缩活动锁片和弹簧，锁片与按键连接可与按键一起伸缩活动。

8.根据权利要求6所述的传感器手柄，其特征在于，传感器手柄包括上盖体和下盖体，在盖体上设置有按键安装座，按键装入传感器手柄后，按键上的锁片穿过安装座上的通孔和连接座卡槽上的通孔后伸入至流量传感器上的钩槽内锁住流量传感器，按住键可以使锁片伸到钩槽内壁之间释放流量传感器。

9.肺功能分析系统，包括肺功能仪和权利要求1至4之一所述的一次性流量传感器，其特征在于，一次性流量传感器上的卡接装置通过连接座可拆卸式地连接于肺功能仪上。

10.根据权利要求9所述的肺功能分析系统，其特征在于，肺功能仪内设置有压差传感器。