CN111388894A - 传染病患者呼吸排放病原体收集、灭活及辅助呼吸设备 - Google Patents

传染病患者呼吸排放病原体收集、灭活及辅助呼吸设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种传染病患者呼吸排放病原体收集、灭活及辅助呼吸设备,包括面罩,所述面罩分别连接有吸气管和呼气管,所述吸气管上以及所述呼气管上均设置有单向阀,所述吸气管连接有空气净化器,所述呼气管连接有高温消毒装置。本发明的有益效果:采用半封闭式结构,具有辅助供气和呼出气体收集消毒的功能,空气净化器将新鲜空气通过吸气管输送入面罩内,改善患者通气,呼出的含病原体的废气,通过呼气管收集,并输送到高温消毒装置中,通过高温杀灭气体中的病原体,再向外排放;该设备能有效地灭活细菌、真菌、病毒等微生物,具有低成本的特点,能有效的隔离、防护患者,同时可减少患者对环境的污染。

Description

传染病患者呼吸排放病原体收集、灭活及辅助呼吸设备
技术领域
本发明涉及辅助呼吸设备的技术领域,具体来说,涉及一种传染病患者呼吸排放病原体收集、灭活及辅助呼吸设备。
背景技术
微生物极易通过人体呼吸进入人体内,感染呼吸道及肺,引起疾病。强致病性微生物(耐药性细菌,SARS及新冠状病毒等)感染患者,引起严重疾病,同时在患者体内扩增,通过呼吸释放,成为传染源。新冠状病毒具有强传染性。患者呼出的气体,污染病房环境,造成医护及患者交叉感染,极为严重。居家隔离患者,经常导致家庭内多人感染,带来防治困难及社会恐慌。
空气具有流动性,空气污染极易扩散,目前,对医护人员主要采用口罩及防护服屏蔽空气中的病原体。对住院患者及居家隔离患者,建议患者佩戴口罩,但重症患者,呼吸困难,咳嗽严重,佩戴口罩极为不适,最大问题是佩戴口罩,对防止患者呼吸道分泌物喷溅有一定的作用,但不能防止其呼吸污染环境。此外患者佩戴口罩,会导致患者呼吸道、肺内,大量病原体累积,加剧病情。
目气体存储区内空气污染处理方法主要有空气过滤净化,通风,紫外线消毒等。对物体表面污染采用化学消毒剂喷洒或擦拭。但是,对一个呼吸系统感染,持续释放病原体的患者,这些传统处理方法存在局限性,目前尚无有效的直接处理方法。
针对相关技术中的问题,目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题,本发明提出一种传染病患者呼吸排放病原体收集、灭活及辅助呼吸设备,可直接用于患者,在患者呼吸、咳嗽时,能直接收集排放的病原体并灭活,具有低成本的特点,能有效的隔离、防护患者,同时可减少患者对环境的污染。
为实现上述技术目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种传染病患者呼吸排放病原体收集、灭活及辅助呼吸设备,包括面罩,所述面罩分别连接有吸气管和呼气管,所述吸气管上以及所述呼气管上均设置有单向阀,所述吸气管连接有空气净化器,所述呼气管连接有高温消毒装置。
进一步地,所述面罩为半封闭式,所述面罩包括与鼻部对应的上室以及与口腔部对应的下室,所述上室连接所述吸气管,所述下室连接所述呼气管。
进一步地,所述单向阀包括阀体,所述阀体内固设有弹性瓣膜,所述阀体分别连接有两根转接管,所述弹性瓣膜位于两根转接管之间,所述弹性瓣膜具有一个与其中一根所述转接管密封接触的工作面,所述弹性瓣膜上开设有多个气体流通孔,所述工作面位于多个所述气体流通孔所围成的区域内。
进一步地,所述阀体包括第一外壳和第二外壳,所述第一外壳与所述第二外壳固定连接,所述弹性瓣膜被夹持在所述第一外壳与所述第二外壳之间,所述第一外壳与所述第二外壳各连接一根所述转接管。
进一步地,所述高温消毒装置包括箱体,所述箱体的下部设置有出气口,所述箱体内设置有消毒室,所述消毒室包括下部的气体存储区以及上部的高温消毒区,所述气体存储区的下部连接所述呼气管,所述气体存储区通过竖直的杀毒管连通所述高温消毒区,所述高温消毒区内设置有下端伸入所述杀毒管内的电加热棒,所述高温消毒区的下部设置有排气口。
进一步地,所述排气口通过S形的空气流道连通所述出气口,所述空气流道包括环板,所述环板的底部与所述箱体的内壁固定连接,所述环板位于所述消毒室的外部。
进一步地,所述高温消毒区的内壁附着有隔热层。
进一步地,所述杀毒管的外部环绕有备用加热管,所述隔热层与所述备用加热管之间填充有网状或孔隙状的导热材料。
进一步地,所述空气流道内以及所述高温消毒区内均设置有热电偶,所述热电偶以及所述电加热棒均连接控制器,所述控制器包括电源开关、PID温度控制仪和若干继电器。
进一步地,所述吸气管上以及所述呼气管上均分别设置有风扇和节流阀,所述空气净化器与所述风扇均连接所述控制器。
本发明的有益效果:采用半封闭式结构,具有辅助供气和呼出气体收集消毒的功能,空气净化器将新鲜空气通过吸气管输送入面罩内,改善患者通气,呼出的含病原体的废气,通过呼气管收集,并输送到高温消毒装置中,通过高温杀灭气体中的病原体,再向外排放;该设备能有效地灭活细菌、真菌、病毒等微生物,具有低成本的特点,能有效的隔离、防护患者,同时可减少患者对环境的污染。
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是根据本发明实施例所述的传染病患者呼吸排放病原体收集、灭活及辅助呼吸设备的示意图
图2是根据本发明实施例所述的单向阀的示意图一;
图3是根据本发明实施例所述的单向阀的示意图二;
图4是根据本发明实施例所述的弹性瓣膜的示意图;
图5是根据本发明实施例所述的控制器的原理框图;
图6是根据本发明实施例所述的控制器的电路图。
图中:
1、面罩;2、吸气管;3、呼气管;4、单向阀;5、空气净化器;6、第一外壳;7、第二外壳;8、弹性瓣膜;9、转接管;10、气体流通孔;11、箱体;12、出气口;13、杀毒管;14、电加热棒;15、环板;16、隔热层;17、导热材料;18、热电偶;19、控制器;20、风扇;21、节流阀;22、吸氧口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1-6所示,根据本发明实施例所述的一种传染病患者呼吸排放病原体收集、灭活及辅助呼吸设备,包括面罩1,所述面罩1分别连接有吸气管2和呼气管3,所述吸气管2上以及所述呼气管3上均设置有单向阀4,所述吸气管2连接有空气净化器5,所述呼气管3连接有高温消毒装置。
在本发明的一个具体实施例中,所述面罩1为半封闭式,所述面罩1包括与鼻部对应的上室以及与口腔部对应的下室,所述上室连接所述吸气管2,所述下室连接所述呼气管3。
在本发明的一个具体实施例中,所述单向阀4包括阀体,所述阀体内固设有弹性瓣膜8,所述阀体分别连接有两根转接管9,所述弹性瓣膜8位于两根转接管9之间,所述弹性瓣膜8具有一个与其中一根所述转接管9密封接触的工作面,所述弹性瓣膜8上开设有多个气体流通孔10,所述工作面位于多个所述气体流通孔10所围成的区域内。
在本发明的一个具体实施例中,所述阀体包括第一外壳6和第二外壳7,所述第一外壳6与所述第二外壳7固定连接,所述弹性瓣膜8被夹持在所述第一外壳6与所述第二外壳7之间,所述第一外壳6与所述第二外壳7各连接一根所述转接管9。
在本发明的一个具体实施例中,所述高温消毒装置包括箱体11,所述箱体11的下部设置有出气口12,所述箱体11内设置有消毒室,所述消毒室包括下部的气体存储区以及上部的高温消毒区,所述气体存储区的下部连接所述呼气管3,所述气体存储区通过竖直的杀毒管13连通所述高温消毒区,所述高温消毒区内设置有下端伸入所述杀毒管13内的电加热棒14,所述高温消毒区的下部设置有排气口。
在本发明的一个具体实施例中,所述排气口通过S形的空气流道连通所述出气口12,所述空气流道包括环板15,所述环板15的底部与所述箱体11的内壁固定连接,所述环板15位于所述消毒室的外部。
在本发明的一个具体实施例中,所述高温消毒区的内壁附着有隔热层16。
在本发明的一个具体实施例中,所述杀毒管13的外部环绕有备用加热管,所述隔热层16与所述备用加热管之间填充有网状或孔隙状的导热材料17。
在本发明的一个具体实施例中,所述空气流道内以及所述高温消毒区内均设置有热电偶18,所述热电偶18以及所述电加热棒14均连接控制器19,所述控制器19包括电源开关、PID温度控制仪和若干继电器。
在本发明的一个具体实施例中,所述吸气管2上以及所述呼气管3上均分别设置有风扇20和节流阀21,所述空气净化器5与所述风扇20均连接所述控制器19。
为了方便理解本发明的上述技术方案,以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。
本发明所述的传染病患者呼吸排放病原体收集、灭活及辅助呼吸设备(以下简称为本设备)用于致病性微生物感染呼吸系统患者的直接防护及隔离。该设备为便携式,可在医院病房及居家室内环境下使用。
本设备包括半封闭式面罩单元、气体排放及回收单元、电热高温消毒单元和空气净化单元等四个基本单元,四个基本单元集成在一起。
半封闭式面罩单元,包括面罩1和弹性带,面罩1匹配面部特征,可覆盖鼻、口,面罩1经弹性带绕枕后及颈后可实现固定。面罩1为医用无创通气塑料面罩,其分上室(鼻部)和下室(口腔部),上室开有吸气口,下室开有呼气口。
吸气口连接吸气管2,用于接收新鲜空气及输氧;呼气口连接呼气管3,用于收集口、鼻呼气排放的废气,吸气管2和呼气管3上各配置一个单向阀4来控制气流单向流动。吸气管2提供的清洁空气通过单向阀4,经吸气口流入上室供气。吸气口旁开备用吸氧口22。呼出废气经呼气口及单向阀4流入呼气管3。吸气时,吸气管2上的单向阀4开放,呼气管3上的单向阀4关闭,呼气时,吸气管2上的单向阀4关闭,呼气管3上的单向阀4开放。单向阀4为单向仿生阀,其开闭的触发机制为吸气、呼气时面罩内压力的变化。
单向仿生阀的结构特点为短圆柱状,单向仿生阀的两端为不同的转接管9,核心部份为一圆形的弹性瓣膜8,弹性瓣膜8采用0.3mm厚的硅胶膜制成,弹性瓣膜8的周边开有多个气体流通孔10,并通过辐射状、弹性腱束样结构固定。若空气返流时弹性瓣膜8与其中一个转接管9密封接触,实现单向截止的功能。单向仿生阀的工作机制类似心状瓣膜。通过该单向仿生阀,可使面罩1内维持一定的正压。
气体排放及回收单元包括呼气管3、单向阀4、风扇20、气压表和节流阀21,呼气管3为医用连接软管,风扇20用于将面罩1内呼出的气体吸入呼气管3中,并送入高温消毒单元。通过调节风扇20的风力大小来调节呼气管3内的负压力大小及流量大小,与单向阀4配合后可帮助患者获得理想的呼吸舒适度,气压表用于测量呼气管3内的压力。
高温消毒单元包括高温消毒装置,高温消毒装置包括箱体11,箱体11采用密封结构设计,箱体11为双层结构,不锈钢材质,具有隔热及提高热能利用效率作用。高温消毒装置的核心部件为居中的不锈钢消毒室。消毒室从功能上划分为:气体存储区和高温消毒区。气体存储区能存储收集的气体,并预热气体,在工作状态下为正压,通过正压驱动气体流入高温消毒区。高温消毒区为高温热灭罐,内置电加热棒14和备用加热管,罐内填充网状或孔隙状的导热材料17。网状或孔隙状的导热材料17优选为不锈钢丝球。导热材料17可增加流经气体中的病原体与热接触时间,同时增加病原体与高温材料接触碰撞的频率,提高灭毒效果。从气体存储区流入的气体,经过导热材料17的孔隙时,可通过高温灭活气体中的病原体。在高温热灭罐内安置热电偶18,热电偶18用于反馈调节电加热棒14或备用加热管工作。从高温热灭罐流出的高温气体,经过S形的空气流道后流到外界,空气流道用于增长气体流出通道长度,有延长气体热作用时间及降温作用。空气流道内置有热电偶18,热电偶18用于监测室内温度,此处监测温度,将用于评估热灭效果。消毒气体由出气口12排出。高温消毒单元消毒处理气体流量在50L/分钟左右。
高温热灭罐内设计的工作温度在300-500摄氏度。呼出的气体经呼气管3流入气体存储区,气体存储区能存储收集的气体,并预热气体,在工作状态下为正压。通过正压驱动气体流入杀毒管13。电加热棒14对杀毒管13内的气体进行加热,从气体存储区流入气体在电加热棒14周围上升并从杀毒管13的顶部导入罐内的高温的导热材料17内,从而可通过高温灭活气体中的病原体。
空气净化单元包括空气净化器5、吸气管2、单向阀4、风扇20、流量计和节流阀21和过滤膜。吸气管2为软波纹管,风扇20用于将空气净化器5净化后气体的排入吸气管2中,并送入面罩1内。通过调节风扇20的风力大小来调节吸气管2内的正压力大小及流量大小,与单向阀4配合后可帮助患者获得理想的呼吸舒适度,流量计用于测量吸气管2内的流量。空气净化器5内安装紫外线消毒装置,可对过滤垫进行消毒。吸气管2内设置有过滤膜,可实现进一步净化空气地目的。
控制器19可实现高温消毒单元内温度的PID调节,其包括电源开关、报警器、两个PID温度控制仪和若干继电器。
本设备集中后(包括空气净化单元)其大小控制在30×30×40厘米,便于携带。
具体使用时,空气净化单元提供新鲜净化空气,经吸气管2输送至面罩1的上室内,辅助供气。呼出气体在面罩的下室内收集,经呼气管3吸入并输送至高温消毒单元,高温灭活病原体后,再排放到空气中。本设备直接收集患者呼吸排出的废气,利用电热高温灭活病原体后排放,同时以过滤方式净化空气,形成能同时供气及处理呼吸排放气体的设备。本设备将净化空气与处理呼吸排放气体联合运用起来,构建了用于呼吸系统传染病患者直接使用的消毒、隔离防护设备,其可直接用于单个患者的防护及隔离。
综上所述,借助于本发明的上述技术方案,可为呼吸道感染患者提供新鲜空气,同时收集患者呼吸道排放的病原微生物,并通过电热高温灭活处理,可对患者进行防护、隔离,避免医院病房及居家室内环境的空气污染。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种传染病患者呼吸排放病原体收集、灭活及辅助呼吸设备,包括面罩(1),所述面罩(1)分别连接有吸气管(2)和呼气管(3),所述吸气管(2)上以及所述呼气管(3)上均设置有单向阀(4),其特征在于,所述吸气管(2)连接有空气净化器(5),所述呼气管(3)连接有高温消毒装置。
2.根据权利要求1所述的传染病患者呼吸排放病原体收集、灭活及辅助呼吸设备,其特征在于,所述面罩(1)为半封闭式,所述面罩(1)包括与鼻部对应的上室以及与口腔部对应的下室,所述上室连接所述吸气管(2),所述下室连接所述呼气管(3)。
3.根据权利要求1所述的传染病患者呼吸排放病原体收集、灭活及辅助呼吸设备,其特征在于,所述单向阀(4)包括阀体,所述阀体内固设有弹性瓣膜(8),所述阀体分别连接有两根转接管(9),所述弹性瓣膜(8)位于两根转接管(9)之间,所述弹性瓣膜(8)具有一个与其中一根所述转接管(9)密封接触的工作面,所述弹性瓣膜(8)上开设有多个气体流通孔(10),所述工作面位于多个所述气体流通孔(10)所围成的区域内。
4.根据权利要求3所述的传染病患者呼吸排放病原体收集、灭活及辅助呼吸设备,其特征在于,所述阀体包括第一外壳(6)和第二外壳(7),所述第一外壳(6)与所述第二外壳(7)固定连接,所述弹性瓣膜(8)被夹持在所述第一外壳(6)与所述第二外壳(7)之间,所述第一外壳(6)与所述第二外壳(7)各连接一根所述转接管(9)。
5.根据权利要求1所述的传染病患者呼吸排放病原体收集、灭活及辅助呼吸设备,其特征在于,所述高温消毒装置包括箱体(11),所述箱体(11)的下部设置有出气口(12),所述箱体(11)内设置有消毒室,所述消毒室包括下部的气体存储区以及上部的高温消毒区,所述气体存储区的下部连接所述呼气管(3),所述气体存储区通过竖直的杀毒管(13)连通所述高温消毒区,所述高温消毒区内设置有下端伸入所述杀毒管(13)内的电加热棒(14),所述高温消毒区的下部设置有排气口。
6.根据权利要求5所述的传染病患者呼吸排放病原体收集、灭活及辅助呼吸设备,其特征在于,所述排气口通过S形的空气流道连通所述出气口(12),所述空气流道包括环板(15),所述环板(15)的底部与所述箱体(11)的内壁固定连接,所述环板(15)位于所述消毒室的外部。
7.根据权利要求5所述的传染病患者呼吸排放病原体收集、灭活及辅助呼吸设备,其特征在于,所述高温消毒区的内壁附着有隔热层(16)。
8.根据权利要求7所述的传染病患者呼吸排放病原体收集、灭活及辅助呼吸设备,其特征在于,所述杀毒管(13)的外部环绕有备用加热管,所述隔热层(16)与所述备用加热管之间填充有网状或孔隙状的导热材料(17)。
9.根据权利要求6所述的传染病患者呼吸排放病原体收集、灭活及辅助呼吸设备,其特征在于,所述空气流道内以及所述高温消毒区内均设置有热电偶(18),所述热电偶(18)以及所述电加热棒(14)均连接控制器(19),所述控制器(19)包括电源开关、PID温度控制仪和若干继电器。
10.根据权利要求9所述的传染病患者呼吸排放病原体收集、灭活及辅助呼吸设备,其特征在于,所述吸气管(2)上以及所述呼气管(3)上均分别设置有风扇(20)和节流阀(21),所述空气净化器(5)与所述风扇(20)均连接所述控制器(19)。
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