CN112827043A - 一种抗凝水加热呼吸管路 - Google Patents

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王硕桢
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Abstract

本发明属于气道通气领域技术领域，具体是一种抗凝水加热呼吸管路，所述呼吸管路包括管路、长加热丝和短加热丝、温湿度探头、控制器和加热丝电源插头；所述长加热丝的一端连接温湿度探头，另一端连接于加热丝电源插头；所述短加热丝的一端连接控制器，另一端连接于加热丝电源插头；所述长加热丝和短加热丝呈并联方式连接于加热丝电源插头；所述长加热丝和短加热丝均设置在管路内，温湿度探头设置在管路的出气端，加热丝电源插头设置在管路的进气端。本发明消除了管路凝水。加工简单，便于大规模生产和使用。

Description

一种抗凝水加热呼吸管路
技术领域
本发明属于气道通气领域技术领域，具体是一种抗凝水加热呼吸管路。
背景技术
目前医疗结构或家庭在进行患者通气支持治疗中，一般会用湿化装置(可调节患者吸入气体温度、湿度的装置)对呼吸气体进行加温和湿化处理，以保证患者呼吸道湿润。与湿化装置配合使用的呼吸管路常由于管壁温度低于管路内气体的露点温度而导致大量气体中的水分凝结在管壁上。大量凝水堆积在呼吸管路内将导致患者呛咳、治疗中断，严重时可导致患者肺部感染或窒息。
22mm外圆接头连接的标准成人呼吸管路，管路内径约为22mm左右。15mm外圆接头连接的儿童呼吸管路，管路内径约为φ15mm左右。呼吸管路内流动的被加热气体的加热效果受呼吸管路管径的影响巨大。相同功率密度下，管径越大，流动气体被加热效果越差。但另外需要关注的是管径越小，气流通过呼吸管路的阻力越大。过大的管路阻力增加了系统输送气体的做功，同时也不利于患者端压力的精确测量和控制。
针对管路内部凝水问题，目前呼吸管路有以下几种解决方案：
1、呼吸管路内穿入加热丝。一般将单根(或几根)加热丝直接(或加工成螺旋状)穿入呼吸管路中。
2、呼吸管路外壁的加强筋中集成加热丝。加热丝跟随管路加强筋的分布方式均匀分布于呼吸管路外壁。
3、在方案2的基础上，在加热管路外壁加强筋上再增加一层塑料膜或呼吸管路，从而形成两层管壁中间带加热丝的双层呼吸管路。
4、减小方案2呼吸管路的管径，从而提高气体加热效率。
5、呼吸管路外套一个布或类似材质的保温套管，避免呼吸管壁温度过低导致凝水。
上述解决方案有如下不足：
针对方案1和方案2：忽略了呼吸管路管径对被加热气体加热效果的影响。加热丝在管路内均匀分布，无法人为控制管路内的局部加热功率密度，导致呼吸管路气体流入端一侧由于加热功率不足发生凝水。如持续增加功率，则导致患者端温度过高，易导致患者被烫伤。
针对方案3：虽然仍然忽略了呼吸管路管径对被加热气体加热效果的影响，通过降低管路外壁的热散失，提高管路整体的保温性，解决了管路内的凝水问题。但该呼吸管路加工难度大，需要专用设备进行加工，加工时间长、成本高、不良率高，难以大规模使用。如中国专利申请CN111714747A。
针对方案4：考虑了呼吸管路管径对被加热气体加热效果的影响，但管路管径减小导致呼吸管路阻力大大增加。消耗了不必要的能源，同时给测量带来不利影响。
针对方案5：该方案对于高湿气体的保温效果差，且增加了额外的保温套管，可用性差。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种抗凝水加热呼吸管路，本发明消除了管路凝水。加工简单，便于大规模生产和使用。
为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种抗凝水加热呼吸管路，所述呼吸管路包括管路、长加热丝和短加热丝、温湿度探头、控制器和加热丝电源插头；
所述长加热丝的一端连接温湿度探头，另一端连接于加热丝电源插头；所述短加热丝的一端连接控制器，另一端连接于加热丝电源插头；
所述长加热丝和短加热丝呈并联方式连接于加热丝电源插头；
所述长加热丝和短加热丝均设置在管路内，温湿度探头设置在管路的出气端，加热丝电源插头设置在管路的进气端。
优选地，所述管路的管径≥15mm。
优选地，所述长加热丝的形状为螺旋状或直线状。
优选地，所述短加热丝的形状为螺旋状或直线状。
优选地，所述控制器为电流单向导通控制器，进一步优选地，所述电流单向导通控制器为二极管。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明解决了目前加热呼吸管路加热效果差、管路凝水多、管路阻力大、加工复杂、使用不便的技术问题，在未大幅提高管路阻力的条件下，消除了管路凝水。加工简单，便于大规模生产和使用。
附图说明
图1为本发明抗凝水加热呼吸管路的结构示意图；
图2为为本发明控制器的结构示意图；
附图标记：
1、管路；2、长加热丝；3、短加热丝；4、温湿度探头；5、控制器；6、加热丝电源插头。
具体实施方式
下面以附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
如图1所示，一种抗凝水加热呼吸管路，所述呼吸管路包括管路1、长加热丝2和短加热丝3、温湿度探头4、控制器5和加热丝电源插头6；
所述长加热丝2的一端连接温湿度探头4，另一端连接于加热丝电源插头6；所述短加热丝3的一端连接控制器5，另一端连接于加热丝电源插头6；
所述长加热丝2和短加热丝3呈并联方式连接于加热丝电源插头6；
所述长加热丝2和短加热丝3均设置在管路1内，温湿度探头4设置在管路1的出气端，加热丝电源插头6设置在管路1的进气端。
所述管路1的管径≥15mm。
所述长加热丝2的形状为螺旋状或直线状，所述短加热丝3的形状为螺旋状或直线状。
所述控制器5为电流单向导通控制器，所述电流单向导通控制器为二极管。
本发明中的所有部件(比如温湿度探头和控制器等)均可以商业购买得到。
本发明提供了一种管径大于15mm的低阻力加热呼吸管路的解决方案。本方案通过在管路中增加了加热丝和控制器，提高了呼吸管路气流输入端的局部功率密度。高湿气体流经上述加热呼吸管路时，气体被管路输入端的高功率加热丝快速加热至露点温度以上。在气流流经呼吸管路的其余位置时，系统可通过患者端温度传感器反馈调节管路整体的加热功率，达到准确控制患者端温度，同时在呼吸管路内部不产生冷凝水的目的。
本发明中，管路1是一种管径大于15mm的呼吸管路，可以是一次性管路或硅胶管路；
长加热丝2是在呼吸管路中长度较长的加热丝，其缠绕方式为弹簧状螺旋线，靠近管路出气口端的长加热丝端连接一个含有温度探头以及湿度探头的部件；
短加热丝3是呼吸管路中长度较短的加热丝，其缠绕方式为弹簧状螺旋线，也可以是直线状，靠近管路出气口端的短加热丝短连接控制器5；
温湿度探头4是一个或多个温度湿度探头或具有温湿度探测功能的装置，用于呼吸管路出气口的温度或湿度探测；
控制器5是一个可以使电流单向导通的装置，可以是如图2所示的二极管电路或类似装置，其用于控制短加热丝3是否进行加热；当二极管正向导通时，短加热丝进行加热；当电流换向二极管不导通时，短加热丝不加热。
加热丝电源插头6是一个输出电流和电压的连接件，用于提供加热丝加热所需的电能，用于控制长加热丝和短加热丝同时加热。
本发明在管径大于15mm的呼吸管路中采用长加热丝和短加热丝并联的方式，实现增大管路的局部功率，提高呼吸管路的局部加热效果。
工作原理：
系统工作时，加热丝电源插头6端的气体接头连接在供气产品(一般为呼吸机或高流量呼吸湿化治疗仪，或类似供气设备)的供气口上，以保证气体通过且无泄漏。加热丝电源插头6集成在呼吸管路上，且与管路中的气体相隔离，以免被呼吸管路中的水汽所影响。在工作时，加热丝插头和供气产品的电加热接口相连接。通过该接口实现对加热丝的加热和管路出气口端的温度/湿度测量，比如正向导通则可以用于加热，不导通则采用温湿度探头测量出气口端的温度/湿度。
采用本发明加热呼吸管路相连接的呼吸机、高流量呼吸湿化治疗仪或湿化器等设备，人工或机器根据算法自动提前设定高湿气体离开主机供气口时的温度。在大于等于该温度时，气体中的水的存在方式为气态。而当小于该温度时，气体中水的存在方式由于温度低于露点而部分析出在管壁上。在上述温度设定值基础上增加温度t度，所增加的温度t值可以根据呼吸管路出气口的温度要求选择数值为小于10的整数值，比如1、2、3等。增加后的数值作为呼吸管路出气口端温度的控制目标，通过呼吸管路出气口的温湿度探头进行反馈，并通过控制器是否对加热丝电源插头供电实现该控制目标。
呼吸管路中的高湿气流在管路中由加热丝电源插头端流向温湿度探头前，供气产品启动加热丝加热。因此，当气流通过呼吸管路加热丝电源插头端时，由于此段加热功率较高，气体温度被快速加热至露点以上，该段管路中不会有凝水。同时通过温湿度探头的反馈，系统可控制温湿度探头处的温度在管路内气体温度的露点之上。由此可以保证气体在通过未设置短加热丝的长加热丝的加热段时，由于之前的气体温度已经被加热，可保证后续管路不会凝水。
本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种抗凝水加热呼吸管路，其特征在于，所述呼吸管路包括管路(1)、长加热丝(2)和短加热丝(3)、温湿度探头(4)、控制器(5)和加热丝电源插头(6)；
所述长加热丝(2)的一端连接温湿度探头(4)，另一端连接于加热丝电源插头(6)；所述短加热丝(3)的一端连接控制器(5)，另一端连接于加热丝电源插头(6)；
所述长加热丝(2)和短加热丝(3)呈并联方式连接于加热丝电源插头(6)；
所述长加热丝(2)和短加热丝(3)均设置在管路(1)内，温湿度探头(4)设置在管路(1)的出气端，加热丝电源插头(6)设置在管路(1)的进气端。
2.根据权利要求1所述的抗凝水加热呼吸管路，其特征在于，所述管路(1)的管径≥15mm。
3.根据权利要求1所述的抗凝水加热呼吸管路，其特征在于，所述长加热丝(2)的形状为螺旋状或直线状。
4.根据权利要求1所述的抗凝水加热呼吸管路，其特征在于，所述短加热丝(3)的形状为螺旋状或直线状。
5.根据权利要求1所述的抗凝水加热呼吸管路，其特征在于，所述控制器(5)为电流单向导通控制器。
6.据权利要求5所述的抗凝水加热呼吸管路，其特征在于，所述电流单向导通控制器为二极管。
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