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

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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