CN111734864A - 一种气体混合装置及医疗设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及气体混合医疗设备技术领域，具体提供一种气体混合装置及医疗设备。所述气体混合装置包括气路块、压力调节膜片、压力调节轴和弹性件；气路块内设有气路通道、气平衡室和气腔室，压力调节膜片设在气平衡室内，将气平衡室分为第一气室和第二气室，气腔室与第二气室连通，压力调节轴设置在气腔室与第二气室之间，压力调节轴两端分别与压力调节膜片和弹性件连接；第一进气口与第一气室连通，第二进气口与气腔室连通；第一气路通道与第一进气口连通；第二气路通道与第二气室连通。所述医疗设备包括上述气体混合装置。本发明的气体混合装置，采用纯机械结构实现两种气体的混合；外形小巧、成本低；治疗效率高。

Description

一种气体混合装置及医疗设备
技术领域
本发明涉及气体混合医疗设备技术领域，具体而言，涉及一种气体混合装置及医疗设备。
背景技术
新生儿持续肺动脉高压(PPHN)是威胁新生儿生命的严重疾病。目前对PPHN治疗的主流方法有一氧化氮(NO)吸入疗法。新的研究表明一氧化碳(CO)对治疗PPHN具有一定疗效。但是现有的专用一氧化氮或一氧化碳治疗设备价格高昂；且一氧化氮的专用供给设备或一氧化碳的专用供给设备只能与供氧设备分开单独使用，不能同步使用，极大地影响了治疗效率。
发明内容
为解决上述技术问题的至少一个方面，本发明提供一种气体混合装置及医疗设备。
所述气体混合装置包括气路块、压力调节膜片、压力调节轴和弹性件；
所述气路块内部设有气路通道、气平衡室和气腔室，所述压力调节膜片设置在所述气平衡室内，并将所述气平衡室分为第一气室和第二气室，所述气腔室与所述第二气室连通，所述压力调节轴设置在所述气腔室与所述第二气室之间，且所述压力调节轴一端与所述压力调节膜片连接，所述压力调节轴另一端与所述弹性件连接；
所述气路块外壁设有第一进气口和第二进气口，所述第一进气口与所述第一气室连通，所述第二进气口与所述气腔室连通；
所述气路通道包括第一气路通道和第二气路通道，所述第一气路通道与所述第一进气口连通，所述第二气路通道与所述第二气室连通。
本发明通过气平衡室的调节，将从第一进气口和第二进气口进入的两种气体的流量调节为正比例关系，采用纯机械结构以实现两种气体的混合。并且，本发明无需其他的电磁阀或者较多的流量计等调节元器件，较大程度地节省了成本和减小了外形结构的体积。同时减少了两种气体混合前的接触时间，从而减少了两种气体在混合过程中发生反应的机会。特别地，当第一进气口连接氧气气源，第二进气口连接一氧化氮(NO)或一氧化碳(CO)气源时，就能实现氧气(O2)与一氧化氮(NO)或一氧化碳(CO)的有效混合，即，氧气与一氧化氮(NO)或一氧化碳(CO)的同步供给，提高新生儿持续肺动脉高压(PPHN)等疾病的治疗效率。
可选地，还包括压力调节旋钮，所述压力调节旋钮设置在所述气腔室处并与所述气腔室的侧壁转动连接，且所述压力调节旋钮的内端部与所述弹性件抵触。通过调节压力调节旋钮可以改变混合气体的气压/流量的比例关系，因此可以根据使用要求或者治疗参数调节压力调节旋钮，使本发明的气体混合装置具有更广泛的适用性。
可选地，所述压力调节轴外壁设有周向分布的凸起，所述压力调节旋钮的内端面设有弹簧槽，所述弹性件为弹簧，所述弹簧一端位于所述弹簧槽内，所述弹簧另一端套在所述压力调节轴外壁并与所述凸起抵触。
还包括节流螺母，所述气平衡室和所述气腔室之间设有节流孔，所述节流螺母嵌设在所述节流孔内，所述压力调节轴嵌设在所述节流螺母的中心孔内，且所述压力调节轴的与所述节流螺母嵌设部位的外径从所述气平衡室至所述气腔室的方向逐渐增大。节流螺母中心孔壁与压力调节轴配合可改变气腔室进入气平衡室的气体量，当第一气室的压力变小时，压力调节轴在弹性件的作用力下，会向第一气室的方向移动一定距离，则节流螺母中心孔壁与压力调节轴之间的间隙变小，因此进入第二气室的气体量也变小。
可选地，所述气路通道还包括出气通道，所述第一气路通道和所述第二气路通道均连通至所述出气通道；所说气路块外壁设有出气口，所述出气通道与所述出气口连通。在气路块内部将第一气路通道和第二气路通道内的两种气体混合，这样在气体混合装置外部只需要一根气管连接患者即可，简化外围辅助部件，方便医护人员操作。
可选地，还包括第一单向阀，所述第一单向阀设置在所述第一气路通道内。避免第一气路通道内的气体回流，保障最终送至患者体内的混合气体浓度比例正确。
可选地，还包括浓度调节轴，所述气路块内部还设有浓度调节腔，所述浓度调节轴位于所述浓度调节腔内；所述第二气路通道包括第一气路段和第二气路段，所述第一气路段连通所述第二气室与所述浓度调节腔；所述第二气路段连通所述浓度调节腔与所述出气通道。浓度调节轴可以调节第二气路通道内通过的气体流量，从而调节第二气路通道内气体与第一气路通道内的气体比例。
可选地，还包括第二单向阀，所述第二单向阀设置在所述第一气路段内；和/或，还包括第三单向阀，所述第三单向阀设置在所述第二气路段内。第二单向阀和第三单向阀的设置避免第二气路通道内的气体回流，保障最终送至患者体内的混合气体浓度比例正确。
可选地，还包括流量计，所述流量计与所述第一气路通道连通。流量计可用于监测第一气路通道内气体的流量。
本发明的又一目的在于提供一种医疗设备，所述医疗设备包括上述气体混合装置。
相较于现有技术，所述医疗设备与上述气体混合装置的有益效果相同，这里不再赘述。
附图说明
图1为本发明实施例的气体混合装置的外部结构图；
图2为本发明实施例的气路块的内部气路原理图；
图3为图2中A处的局部放大图。
附图标记说明：
1-气路块；11-气平衡室；111-第一气室；112-第二气室；12-气腔室；121-节流孔；13-第一进气口；14-第二进气口；15-第一气路通道；151-支路；16-第二气路通道；161-第一气路段；162-第二气路段；17-出气通道；18-出气口；19-浓度调节腔；2-压力调节膜片；3-压力调节轴；31-凸起；4-弹性件；5-压力调节旋钮；51-第一密封圈；52-弹簧槽；6-节流螺母；71-第一单向阀；72-第二单向阀；73-第三单向阀；8-浓度调节轴；81-第二密封圈；91-第一进气接头；92-第二进气接头；93-出气接头；94-浓度调节旋钮；95-流量计；96-挂钩。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
如图1-图3所示，本发明的实施例提供一种气体混合装置。该气体混合装置包括气路块1、压力调节膜片2、压力调节轴3和弹性件4。
气路块1的外部形状为矩形方块。气路块1内部设有气路通道、气平衡室11和气腔室12。
压力调节膜片2设置在气平衡室11内。压力调节膜片2的周向边沿与气平衡室11的内侧壁固定并密封连接，压力调节膜片2将气平衡室11分成两个相互不能进行气体流动的空间。为描述方便，我们定义压力调节膜片2一侧的空间为第一气室111，压力调节膜片2另一侧的空间为第二气室112。
其中，第二气室112与气腔室12连通，且第二气室112与气腔室12之间设有节流孔121。节流孔121的孔径小于第二气室112和气腔室12的内径。
压力调节轴3设置在气腔室12与第二气室112之间，即，压力调节轴3嵌设在节流孔121内，且压力调节轴3一端伸入第二气室112内，压力调节轴3的另一端位于气腔室12内。压力调节轴3嵌设在节流孔121内的部位为圆台状结构，该圆台结构的外径从第二气室112至气腔室12的方向逐渐增大。压力调节轴3的外壁和节流孔121的内壁之间具有缝隙。该缝隙用于气腔室12内的气体进入第二气室112内。
弹性件4设置在气腔室12内。压力调节轴3一端与压力调节膜片2的中间部位固定连接，且压力调节轴3的轴心线与压力调节膜片2的轴心线重合。压力调节轴3另一端与弹性件4连接，并受到弹性件4的弹力作用。
气路块1外壁设有第一进气口13和第二进气口14。气路块1内部的气路通道包括第一气路通道15和第二气路通道16。其中，第一进气口13连通第一气室111和第一气路通道15；第二进气口14连通气腔室12，气腔室12连通第二气室112，第二气室112连通第二气路通道16。
下面以一氧化氮(NO)和氧气(O2)的混合为例对气体混合过程进行说明：第一进气口13连接氧气气源，第二进气口14连接一氧化氮气源。由于第一进气口13连通第一气室111，因此通入氧气后，第一气室111内因充入氧气会对压力调节膜片2产生压力，推动压力调节膜片2中心向第二气室112的方向移动。压力调节膜片2再推动压力调节轴3向气腔室12的方向移动，此时，压力调节轴3与节流孔121之间的间隙变大，从第二进气口14通入气腔室12内的一氧化氮会流入第二气室112。由于第二气室112连通第二气路通道16，因此一氧化氮会接着流入第二气路通道16。
由以上过程可知，氧气的压力越大，压力调节膜片2施加给压力调节轴3的压力也越大，则通过节流孔121的一氧化氮的流量越大；又由于氧气的压力与通入氧气的流量成正比，因此通入氧气的流量与经过节流孔的一氧化氮的流量成正比。最后将第一气路通道15内的氧气和第二气路通道16的一氧化氮混合，就得到流量成正比例关系的氧气和一氧化氮的混合气体。
在本实施例中，通过气平衡室11的调节，将从第一进气口13和第二进气口14进入的两种气体的流量调节为正比例关系，采用纯机械结构实现了两种气体的有效混合。并且，无需其他的电磁阀或者过多流量计等调节元器件，较大程度地节省了成本和减小了外形结构的体积。另外，气路的路径长度较短，减少了两种气体混合前的接触时间，从而减少了两种气体在混合过程中发生反应的机会。特别地，当第一进气口13连接氧气气源，第二进气口14连接一氧化氮(NO)气源时，就能实现氧气与一氧化氮的有效混合，即，氧气与一氧化氮同步供给，提高新生儿持续肺动脉高压(PPHN)等疾病的治疗效率。
当然，第一进气口13和第二进气口14还可以通入其他待混合气体，例如，第一进气口13连接氧气气源，第二进气口14连接一氧化碳(CO)气源。这里不再赘述。
较佳地，气腔室12处设有压力调节旋钮5。即气腔室12在气路块1的外壁上设有气腔开口，压力调节旋钮5从所述气腔开口伸入气腔室12内，便于从气路块1外部操作压力调节旋钮5。压力调节旋钮5外壁与气腔室12的内侧壁转动连接，此处的转动连接指压力调节旋钮5外壁与气腔室12的内侧壁之间设有匹配的螺纹，通过旋动压力调节旋钮5，可以改变压力调节旋钮5相对于气腔室12的位置。压力调节旋钮5外壁与气腔室12的内壁之间设有第一密封圈51，第一密封圈51用于实现压力调节旋钮5外壁与气腔室12内壁之间的密封。
压力调节旋钮5的内端部与弹性件4抵触。可选地，压力调节旋钮5的内端面设有弹簧槽52，压力调节轴3的外壁设有周向分布的凸起31，弹性件4为螺旋弹簧。弹簧的一端位于弹簧槽52内；弹簧的另一端套设在压力调节轴3端部的外壁上，并与设置在压力调节轴3外壁上的凸起31抵触。
将压力调节旋钮5向气腔室12内部旋入，则若要增加压力调节轴3与节流孔121之间的间隙，需要更大流量的第一气体(第一气体指的是从第一进气口13通入的气体)，而压力调节轴3与节流孔121之间的间隙又与第二气体(第二气体指的是从第二进气口14通入的气体)流量成正比例关系。因此，改变压力调节旋钮5相对于气腔室12的位置，即改变了第一气体和第二气体的流量比例关系，也可以认为改变了第二气体的浓度。一般情况下，出厂前，会根据客户需要，通过压力调节旋钮5对气体混合装置进行调节、校对；或者在使用中，通过压力调节旋钮5对气体混合装置进行校准。
通过设置压力调节旋钮5可以设定混合气体的气压/流量的比例关系，因此可以根据使用要求或者治疗参数调节压力调节旋钮5，使本发明的气体混合装置具有更广泛的适用性。
较佳地，节流孔121内嵌设有节流螺母6，节流螺母6的周向外侧壁与节流孔121的内壁密封固定连接。节流螺母6的中心设有中心孔，中心孔为贯通气平衡室11和气腔室12的通孔。中心孔的轴心线与节流孔121的轴心线重合。压力调节轴3嵌设在节流螺母6的中心孔内，且压力调节轴3与中心孔的内侧壁之间具有间隙，该间隙可用于气体从气腔室12流入第二气室112内。
压力调节轴3的与节流螺母6嵌设的部位为圆台状结构，即，压力调节轴3的与节流螺母6套设部位的外径从气平衡室11至气腔室12的方向逐渐增大。
节流螺母6中心孔的侧壁与压力调节轴3配合可改变气腔室12进入气平衡室11的气体量。当第一气室111的压力变小时，压力调节轴3在弹性件4的作用力下，会向第一气室111的方向移动一定距离，则节流螺母6中心孔侧壁与压力调节轴3之间的间隙变小，因此进入第二气室112的气体量也变小。可见，在节流孔121统一规格的情况下，可以采用装配不同中心孔孔径的节流螺母6来提高本实施例的气体混合装置的适用性。
较佳地，气路块1的气路通道还包括出气通道17。第一气路通道15和第二气路通道16均连通至出气通道17，气路块1外壁设有出气口18，出气通道17与出气口18连通。在气路块1内部将进行过流量配比的第一气路通道15和第二气路通道16内的两种气体混合，这样在气体混合装置外部只需要一根气管连接患者即可，简化外围辅助部件，方便医护人员操作。
较佳地，第一气路通道15内设有第一单向阀71，第一单向阀71的设置使得第一气路通道15内的气体只能从第一进气口13流向出气通道17，而不能从出气通道17流向第一进气口13。可见第一单向阀71的设置，避免第一气路通道15内的气体逆向回流，保障最终送至患者体内的混合气体浓度比例正确。
较佳地，气路块1内设有浓度调节腔19，浓度调节腔19内设有浓度调节轴8。
第二气路通道16包括第一气路段161和第二气路段162。第一气路段161的一端连通第二气室112，第一气路段161的另一端与浓度调节腔19的一端连通；浓度调节腔19的另一端在气路块1的外壁设有开口，浓度调节轴8从该开口装入浓度调节腔19内。浓度调节腔19侧壁还设有通气口，所述通气口与第二气路段162连通，第二气路段162与出气通道17连通。
浓度调节轴8的轴心线与浓度调节腔19的轴心线重合。浓度调节轴8位于浓度调节腔19内的一个端部为圆台结构，该圆台结构与第一气路段161的内壁之间具有缝隙，所述缝隙用于气体从第一气路段161流入浓度调节腔19内；浓度调节轴8的另一端的外壁与浓度调节腔19的内壁旋接。调节浓度调节轴8进入气路块1的深度，可以改变浓度调节轴8的圆台结构与第一气路段161内壁之间的缝隙大小，从而改变进入浓度调节腔19内的气体流量。
浓度调节轴8的侧壁与浓度调节腔19的内壁之间设有第二密封圈81，用于实现浓度调节轴8侧壁与浓度调节腔19内壁之间的密封。
可见，浓度调节轴8可以调节第二气路通道16内通过的气体流量，从而调节第二气路通道16内的气体与第一气路通道15内的气体比例。
较佳地，第一气路段161内设有第二单向阀72，第二单向阀72的设置使得第二气路通道16内的气体只能从第一气路段161流向浓度调节腔19，而不能逆向流动。第二气路段162内设有第三单向阀73，第三单向阀73使得第二气路通道16内的气体只能从浓度调节腔19流向第二气路段162，而不能逆向流动。
第二单向阀72和第三单向阀73的设置避免第二气路通道16内的气体回流，保障最终送至患者体内的混合气体浓度比例正确。
较佳地，气路块1内的气路通道还包括支路151，支路151一端连通第一气路通道15，支路151另一端连通第一气室111。通过支路151连通第一气路通道15与第一气室111，则第一气室111仅有支路151一个进气口，因此能够给压力调节膜片2施加稳定的压力。
可选地，在上述实施例的基础上，本实施例的气体混合装置还包括设置在气路块1外壁的第一进气接头91、第二进气接头92、出气接头93、浓度调节旋钮94、流量计95和挂钩96。
其中，第一进气接头91安装在第一进气口13处。第一进气接头91用于连接第一气源。例如，若第一气源为氧气，则第一进气接头91可以为NIST(Non-interchangeablescrew-threaded，指医疗领域所用的非互换螺纹接头)专用氧气接口。
第二进气接头92安装在第二进气口14处。第二进气接头92用于连接第二气源。例如，若第二气源为一氧化氮或一氧化碳，则第二进气接头92可以为专用双密封快速接头(如，世伟洛克SS-QC4-B-4PM)。
出气接头93安装在出气口18处，出气接头93可连接医用输气管。出气接头93可以为宝塔型接头，用于与医用软管连接。
浓度调节旋钮94与浓度调节轴8连接，用于手持并旋动浓度调节轴8。气路块1的外壁上、围绕浓度调节旋钮94设有刻度，便于医护人员调节并掌握混合气体浓度。
流量计95与第一气路通道15连通(流量计95与第一气路通道15的连通气路在附图中未示出，在具体实施例中，可以在气路块1中设置第一气路通道15侧壁至气路块1外壁的气路，以作为流量计95与第一气路通道15的连通气路)。流量计95的设置便于监测第一气路通道15内气体的流量。
挂钩96与医用湿化器的挂扣相同，适用于通常的医疗环境。挂钩96便于本实施例中气体混合装置的放置固定。
需要说明的是，说明书附图中示出的气路块1的内部气路通道仅仅是为说明本发明的原理所作出的示意性表示，并不能将其作为对本发明的不利限定。例如，根据气路块1的形状或者出于实际打孔方便的需要，各个气路通道可能会有拐弯；再例如，进出气口的设置位置也会根据接头的安装需要进行调整。
本发明的又一实施例提供了一种医疗设备。所述医疗设备包括上述任一实施例的气体混合装置。
可选地，所述医疗设备为呼吸机，该气体混合装置设置在呼吸机内部，为呼吸机的结构组成部分；或者将该气体混合装置设置在呼吸机的吸气支路上，第一进气口13连通呼吸机的送气接口，第二进气口14连通一氧化氮或者一氧化碳气源，将气体混合装置的出气口连通患者呼吸器官。
可选地，所述医疗设备还可以为新生儿持续肺动脉高压治疗仪等类似设备。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种气体混合装置，其特征在于，包括气路块(1)、压力调节膜片(2)、压力调节轴(3)和弹性件(4)；
所述气路块(1)内部设有气路通道、气平衡室(11)和气腔室(12)，所述压力调节膜片(2)设置在所述气平衡室(11)内，并将所述气平衡室(11)分为第一气室(111)和第二气室(112)，所述气腔室(12)与所述第二气室(112)连通，所述压力调节轴(3)设置在所述气腔室(12)与所述第二气室(112)之间，且所述压力调节轴(3)一端与所述压力调节膜片(2)连接，所述压力调节轴(3)另一端与所述弹性件(4)连接；
所述气路块(1)外壁设有第一进气口(13)和第二进气口(14)，所述第一进气口(13)与所述第一气室(111)连通，所述第二进气口(14)与所述气腔室(12)连通；
所述气路通道包括第一气路通道(15)和第二气路通道(16)，所述第一气路通道(15)与所述第一进气口(13)连通，所述第二气路通道(16)与所述第二气室(112)连通。
2.根据权利要求1所述的气体混合装置，其特征在于，还包括压力调节旋钮(5)，所述压力调节旋钮(5)设置在所述气腔室(12)处并与所述气腔室(12)的侧壁转动连接，且所述压力调节旋钮(5)的内端部与所述弹性件(4)抵触。
3.根据权利要求2所述的气体混合装置，其特征在于，所述压力调节轴(3)外壁设有周向分布的凸起(31)，所述压力调节旋钮(5)的内端面设有弹簧槽(52)，所述弹性件(4)为弹簧，所述弹簧一端位于所述弹簧槽(52)内，所述弹簧另一端套在所述压力调节轴(3)外壁并与所述凸起(31)抵触。
4.根据权利要求1所述的气体混合装置，其特征在于，还包括节流螺母(6)，所述气平衡室(11)和所述气腔室(12)之间设有节流孔(121)，所述节流螺母(6)嵌设在所述节流孔(121)内，所述压力调节轴(3)嵌设在所述节流螺母(6)的中心孔内，且所述压力调节轴(3)的与所述节流螺母(6)嵌设部位的外径从所述气平衡室(11)至所述气腔室(12)的方向逐渐增大。
5.根据权利要求1所述的气体混合装置，其特征在于，所述气路通道还包括出气通道(17)，所述第一气路通道(15)和所述第二气路通道(16)均连通至所述出气通道(17)；所说气路块(1)外壁设有出气口(18)，所述出气通道(17)与所述出气口(18)连通。
6.根据权利要求5所述的气体混合装置，其特征在于，还包括第一单向阀(71)，所述第一单向阀(71)设置在所述第一气路通道(15)内。
7.根据权利要求5所述的气体混合装置，其特征在于，还包括浓度调节轴(8)，所述气路块(1)内部还设有浓度调节腔(19)，所述浓度调节轴(8)位于所述浓度调节腔(19)内；所述第二气路通道(16)包括第一气路段(161)和第二气路段(162)，所述第一气路段(161)连通所述第二气室(112)与所述浓度调节腔(19)；所述第二气路段(162)连通所述浓度调节腔(19)与所述出气通道(17)。
8.根据权利要求7所述的气体混合装置，其特征在于，还包括第二单向阀(72)，所述第二单向阀(72)设置在所述第一气路段(161)内；和/或，还包括第三单向阀(73)，所述第三单向阀(73)设置在所述第二气路段(162)内。
9.根据权利要求1-8任一项所述的气体混合装置，其特征在于，还包括流量计(95)，所述流量计(95)与所述第一气路通道(15)连通。
10.一种医疗设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的气体混合装置。
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WO2022142769A1 (zh) * 2020-12-30 2022-07-07 北京怡和嘉业医疗科技股份有限公司 流体通断体及部件、壳体和装置、通气治疗设备和氧气供给控制方法

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