CN113577493A - 空氧混合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种空氧混合器，空氧混合器包括：机座，所述机座内形成有气体混合腔，所述机座开设有连通所述气体混合腔的空气进气道、氧气进气道和出气道，以使空气和氧气分别经所述空气进气道和所述氧气进气道进入所述气体混合腔内，并所述出气道排出；调节杆，所述调节杆至少部分设于所述空气进气道和所述氧气进气道内；以及驱动电机，所述驱动电机与所述调节杆连接，并可带动所述调节杆运动，以使所述调节杆与所述空气进气道的间隙增大、与所述氧气进气道的间隙减小，或者与所述空气进气道的间隙减小、与所述氧气进气道的间隙增大。本发明技术方案的空氧混合器可以精确调节和控制混合后的氧浓度。

Description

空氧混合器

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种空氧混合器。

背景技术

目前的空氧混合器中，有的是利用文丘里装置，利用高压氧气将低压空气吸引达到空氧混合的目的；也有的采用机械结构，输入高压氧气和高压空气后利用平衡阀及流量调节阀来实现空氧混合；还有的是采用微电子控制，由电子比例阀或电磁阀来分别控制氧气和空气的流量比从而控制氧浓度。相关技术中，采用机械结构实现空氧混合，一般是利用调节手动调节旋钮或者平衡阀来控制氧浓度，但是这种结构往往无法精确控制调节平衡阀，导致最终混合后的氧浓度容易出现偏差。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种空氧混合器，旨在可以精确调节和控制混合后的氧浓度。

为实现上述目的，本发明提出的空氧混合器，包括：

机座，所述机座内形成有气体混合腔，所述机座开设有连通所述气体混合腔的空气进气道、氧气进气道和出气道，以使空气和氧气分别经所述空气进气道和所述氧气进气道进入所述气体混合腔内，并所述出气道排出；

调节杆，所述调节杆至少部分设于所述空气进气道和所述氧气进气道内；以及

驱动电机，所述驱动电机与所述调节杆连接，并可带动所述调节杆运动，以使所述调节杆与所述空气进气道的间隙增大、与所述氧气进气道的间隙减小，或者与所述空气进气道的间隙减小、与所述氧气进气道的间隙增大。

可选地，所述调节杆包括依次连接的第一连接段、第一锥形段、第二锥形段和第二连接段，所述第一连接段远离所述第一锥形段的一端与所述驱动电机连接，所述第一锥形段的直径在远离所述第一连接段的方向上逐渐增大，所述第二锥形段的直径在靠近所述第二连接段的方向上逐渐减小，所述第一锥形段和所述第二锥形段伸入所述气体混合腔内，并可在所述气体混合腔内往复运动，以调整所述第一锥形段与所述氧气进气道之间的间隙、所述第二锥形段与所述空气进气道之间的间隙。

可选地，所述调节杆包括第一杆体和第二杆体，所述第一杆体形成有所述第一连接段和所述第一锥形段，所述第二杆体形成有所述第二锥形段和所述第二连接段，所述第一杆体邻近所述第一锥形段的一端的端面为弧形面，所述第二杆体邻近所述第二锥形段的一端的端面为平面，所述弧形面连接于所述平面。

可选地，所述第二杆体远离所述第一杆体的一端设有弹性件，所述弹性件连接所述机座，所述弧形面抵接于所述平面，所述第一杆体推动所述第二杆体运动，以使所述弹性件形变。

可选地，所述机座内还形成有气体平衡腔，所述气体平衡腔内设有可活动的平衡阀瓣，所述平衡阀瓣将所述气体平衡腔分隔形成有第一腔体和第二腔体，所述气体混合腔通过所述第一腔体与所述空气进气道连通、通过所述第二腔体与所述氧气进气道连通。

可选地，所述第一腔体和所述第二腔体内分别安装有第一弹性座和第二弹性座，所述平衡阀瓣的两侧分别连接有第一抵接球和第二抵接球，所述第一抵接球与所述第一弹性座弹性抵接，所述第二抵接球与所述第二弹性座抵接。

可选地，所述气体平衡腔的数量为两个，定义其中一气体平衡腔为第一平衡腔，另一气体平衡腔为第二平衡腔，所述第一平衡腔与所述第二平衡腔内均设有所述平衡阀瓣，所述第一平衡腔的第一腔体与所述第二平衡腔的第一腔体连通，所述第一平衡腔的第二腔体与所述第二平衡腔的第二腔体连通。

可选地，所述机座内还设有报警腔，所述报警腔设有可滑动的滑动体，所述滑动体将所述报警腔的空间分隔形成为第三腔体和第四腔体，所述第三腔体与所述空气进气道连通，所述第四腔体与所述氧气进气道连通，所述报警腔的底部设有通气道，所述通气道的出口处设有报警哨，所述滑动体对应封堵于所述通气道的进口处。

可选地，所述出气道的数量为多个，每一个所述出气道的出口处均安装有流量计。

可选地，所述出气道的出口处还安装有湿化杯。

本发明技术方案的空氧混合器，在使用时，空气和氧气分别经空气进气道和氧气进气道进入气体混合腔内进行混合，混合后的气体则通过出气道排出。通过设置调节杆穿过空气进气道和氧气进气道，并且利用驱动电机与调节杆连接，便可以利用驱动电机带动调节杆运动，调节杆在运动过程中可以引起与空气进气道以及氧气进气道之间的间隙变化，当调节杆与空气进气道的间隙增大时，与氧气进气道的间隙减小；而当与空气进气道的间隙减小时，与氧气进气道的间隙增大。这样通过驱动电机控制调节杆运动，便可以达到控制空气和氧气进气量的目的，实现对混合气体氧浓度的调节，而且驱动电机能够精确控制调节杆的运动行程，相比于人工手动调节的旋钮或者平衡阀的结构，大大提高了对氧浓度调节和控制的精度。

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，下面将对实施例或现有技术描述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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明空氧混合器一实施例的结构示意图；

图2为图1的另一视角视图；

图3为图2中A-A方向的截面图；

图4为图3中B处的局部放大图；

图5为本发明空氧混合器的结构原理示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“且/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A且/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种空氧混合器100。

参照图1至图5，在本发明实施例中，该空氧混合器100包括：

机座10，所述机座10内形成有气体混合腔101，所述机座10开设有连通所述气体混合腔101的空气进气道11、氧气进气道12和出气道13，以使空气和氧气分别经所述空气进气道11和所述氧气进气道12进入所述气体混合腔101内，并所述出气道13排出；

调节杆20，所述调节杆20至少部分设于所述空气进气道11和所述氧气进气道12内；以及

驱动电机30，所述驱动电机30与所述调节杆20连接，并可带动所述调节杆20运动，以使所述调节杆20与所述空气进气道11的间隙增大、与所述氧气进气道12的间隙减小，或者与所述空气进气道11的间隙减小、与所述氧气进气道12的间隙增大。

本实施例中，空气进气道11和氧气进气道12分别为空气和氧气的进入通道，其在机座10内延伸设置。调节杆20部分位于机座10内，另一部分伸出机座10外与驱动电机30连接，调节杆20位于机座10内的部分伸入空气进气道11和氧气进气道12内。应当说明的是，调节杆20与空气进气道11的间隙，即为调节杆20的外壁与空气进气道11的气道内壁之间的间隙，同理，调节杆20与氧气进气道12的间隙，即为调节杆20的外壁与氧气进气道12的气道内壁之间的间隙。当间隙增大时，能使空气或者氧气的进气量得到增大，而间隙减小时，空气或者氧气的进气量也会减小。

一实施例中，驱动电机30为步进电机，步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。因此相比于其它电动机，步进电机具有更好的控制精度，能够进一步对调节杆20的轴向进给和往复运动进行精确控制，同时由于步进电机没有电刷，可靠性好，使用寿命更长。

本发明技术方案的空氧混合器100，在使用时，空气和氧气分别经空气进气道11和氧气进气道12进入气体混合腔101内进行混合，混合后的气体则通过出气道13排出。通过设置调节杆20穿过空气进气道11和氧气进气道12，并且利用驱动电机30与调节杆20连接，便可以利用驱动电机30带动调节杆20运动，调节杆20在运动过程中可以引起与空气进气道11以及氧气进气道12之间的间隙变化，当调节杆20与空气进气道11的间隙增大时，与氧气进气道12的间隙减小；而当与空气进气道11的间隙减小时，与氧气进气道12的间隙增大。这样通过驱动电机30控制调节杆20运动，便可以达到控制空气和氧气进气量的目的，实现对混合气体氧浓度的调节，而且驱动电机30能够精确控制调节杆20的运动行程，相比于人工手动调节的旋钮或者平衡阀的结构，大大提高了对氧浓度调节和控制的精度。

结合参照图4，为了实现调节杆20与空气进气道11、氧气进气道12之间的间隙控制，本申请一实施例中，所述调节杆20包括依次连接的第一连接段211、第一锥形段212、第二锥形段221和第二连接段222，所述第一连接段211远离所述第一锥形段212的一端与所述驱动电机30连接，所述第一锥形段212的直径在远离所述第一连接段211的方向上逐渐增大，所述第二锥形段221的直径在靠近所述第二连接段222的方向上逐渐减小，所述第一锥形段212和所述第二锥形段221伸入所述气体混合腔101内，并可在所述气体混合腔101内往复运动，以调整所述第一锥形段212与所述氧气进气道12之间的间隙、所述第二锥形段221与所述空气进气道11之间的间隙。

该实施例中，调节杆20形成有两个锥度方向相反的锥面，当第一锥形段212的锥面抵接于氧气进气道12与气体混合腔101的连通口处时，可以封堵氧气进气道12，而通过驱动电机30带动，调节杆20在进给运动过程中，第一锥形段212的锥面与氧气进气道12和气体混合腔101的连通口处的间隙逐渐增大，此时进入气体混合腔101的氧气量逐渐增大；与此同时，第二锥形段221的锥面与空气进气道11和气体混合腔101的连通口处的间隙逐渐减小，此时进入气体混合腔101的空气量逐渐减小，由此通过此消彼长增加了出气道13排出混合气体的氧浓度。同理，当控制调节杆20反向运动时，便可增大出气道13排出混合气体的氧浓度。如此，通过驱动电机30精确控制调节杆20的位置来控制空气、氧气的进气量，有效的保证了对氧浓度精准调节和控制，而且，无需手动调节，成本也更低。

当然，在另外的实施例中，也可以将调节杆20设置成具有直径逐渐发生变化的弧形杆段，以使调节杆20在运动时，能通过弧形杆段与上述的两个连通口处的间隙变化来调节进气量。或者，还可以在调节杆20上设置挡板结构，使得在调节杆20运动过程中，挡板结构可以分别对上述的两个连通口逐渐打开和逐渐关闭，以此通过与空气进气道11和氧气进气道12的间隙变化来调整进气量。

进一步地，所述调节杆20包括第一杆体21和第二杆体22，所述第一杆体21形成有所述第一连接段211和所述第一锥形段212，所述第二杆体22形成有所述第二锥形段221和所述第二连接段222，所述第一杆体21邻近所述第一锥形段212的一端的端面为弧形面，所述第二杆体22邻近所述第二锥形段221的一端的端面为平面，所述弧形面连接于所述平面。

该实施例中，可以将第一杆体21和第二杆体22分别经由空气进气道11和氧气进气道12插入气体混合腔101内，这样将调节杆20设置为分段式结构，可以方便的将调节杆20安装在空气进气道11和氧气进气道12的同时，也能方便伸入气体混合腔101内进行气道封堵，安装操作简单、效率较高。此外，通过将第二杆体22和第一杆体21相接的端面分别设置为弧形面和平面，使得在安装过程中可以便于对接两个杆体，在对接过程中可以自动调节并找准轴心，从而保证调节杆20组装后的同轴度。

进一步地，本申请一实施例中，所述第二杆体22远离所述第一杆体21的一端设有弹性件40，所述弹性件40连接所述机座10，所述弧形面抵接于所述平面，所述第一杆体21推动所述第二杆体22运动，以使所述弹性件40形变。该弹性件40可以为抵接于机座10内壁的弹簧，第二杆体22的端面形成有凹陷部，弹簧嵌入该凹陷部内与机座10抵接。通过设置弹性件40，使得第一杆体21推动第二杆体22运动时，第二杆体22能够提供一定的弹性抵抗力，从而可以反向推动第二杆体22和第一杆体21运动，无需手动调节，提高对调节杆20位置的控制精度。

实际应用中，通过空气进气道11和氧气进气道12进入空气和氧气时，空气和氧气的气压不一定完全平衡，为了能够确保混合气体的气压平衡。结合参照图3和图5，本申请的一实施例中，所述机座10内还形成有气体平衡腔102，所述气体平衡腔102内设有可活动的平衡阀瓣50，所述平衡阀瓣50将所述气体平衡腔102分隔形成有第一腔体和第二腔体，所述气体混合腔101通过所述第一腔体与所述空气进气道11连通、通过所述第二腔体与所述氧气进气道12连通。

该实施例中，气体平衡腔102内形成的第一腔体和第二腔体分别流通空气和氧气，当第一腔体的气压大于第二腔体的气压时，平衡阀瓣50朝向第二腔体运动，此时便可以增大进入第二腔体内的气体压力，以使平衡阀瓣50朝向第一腔体运动，重新维持气压平衡。同理，当第一腔体的气压小于第二腔体的气压时，平衡阀瓣50朝向第一腔体运动，此时便可以增大进入第一腔体的气体压力，以确保进入气体混合腔101的气压能够保持平衡。

为了实现平衡阀瓣50的可活动调节，本申请一实施例中，所述第一腔体和所述第二腔体分别安装有第一弹性座51和第二弹性座52，所述平衡阀瓣50的两侧分别连接有第一抵接球53和第二抵接球54，所述第一抵接球53与所述第一弹性座51弹性抵接，所述第二抵接球54与所述第二弹性座52抵接。

具体地，第一弹性座51和第二弹性座52均包括有座体和弹簧，座体与机座10固定，弹簧的一端连接于座体，另一端与第一抵接球53相抵接，第二弹性座52的结构与第一弹性座51相同。由此，在气压平衡的状态下，平衡阀瓣50通过第一抵接球53和第二抵接球54分别与第一弹性座51和第二弹性座52弹性抵持而维持平衡，当某一侧的气压增大时，便可使平衡阀瓣50朝另一侧活动，从而压缩弹簧，而在增大另一侧的气压后，可以使平衡阀瓣50回弹，直至两侧的气体压力平衡。

一实施例中，所述气体平衡腔102的数量为两个，定义其中一气体平衡腔102为第一平衡腔，另一气体平衡腔102为第二平衡腔，所述第一平衡腔与所述第二平衡腔内均设有所述平衡阀瓣50，所述第一平衡腔的第一腔体与所述第二平衡腔的第一腔体连通，所述第一平衡腔的第二腔体与所述第二平衡腔的第二腔体连通。

该实施例中，第一平衡腔用于与空气进气道11和氧气进气道12连通，第二平衡腔用于与气体混合腔101连通。空气和氧气进入后，可依次通过第一平衡腔、第二平衡腔后再进入气体混合腔101内进行混合，由此，通过两个气体平衡腔102可以对进入气体混合腔101的气体逐次进行平衡，确保最终进入气体混合腔101的空气和氧气压力差恒定。

参照图5，一实施例中，所述机座10内还设有报警腔103，所述报警腔103设有可滑动的滑动体60，所述滑动体60将所述报警腔103的空间分隔形成为第三腔体和第四腔体，所述第三腔体与所述空气进气道11连通，所述第四腔体与所述氧气进气道12连通，所述报警腔103的底部设有通气道1031，所述通气道1031的出口处设有报警哨70，所述滑动体60对应封堵于所述通气道1031的进口处。

其中，滑动体60的滑动结构与平衡阀瓣50的活动结构类似，在正常情况下，滑动体60位于报警腔103的中间位置并封堵住通气道1031的进口，而当进入第三腔体的空气或者进入第四腔体的氧气气压大于另一侧腔体内的气压时，滑动体60在报警腔103内滑动，从而使通气道1031的进入被打开，这样气压可以进入通道内，使报警哨70发出警报，实现了在气压差过大时的报警提示功能。

参照图1和图2，本申请一实施例中，所述出气道13的数量为多个，每一个所述出气道13的出口处均安装有流量计80。出气道13的数量具体可以是2个、3个、4个或者更多，每一个出气道13的出口处安装的流量计80的规格可以相同也可以不同，当安装不同规格的流量计80时(如20L、25L等)，可以实现各个出气道13的不同流量控制，满足不同的使用需求。

进一步地，本申请中所述出气道13的出口处还安装有湿化杯(未图示)。湿化杯的设置可以增加流出出气道13的气体的湿度，使患者在呼吸使用过程中更加舒适。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种空氧混合器，其特征在于，包括：

机座，所述机座内形成有气体混合腔，所述机座开设有连通所述气体混合腔的空气进气道、氧气进气道和出气道，以使空气和氧气分别经所述空气进气道和所述氧气进气道进入所述气体混合腔内，并所述出气道排出；

调节杆，所述调节杆至少部分设于所述空气进气道和所述氧气进气道内；以及

驱动电机，所述驱动电机与所述调节杆连接，并可带动所述调节杆运动，以使所述调节杆与所述空气进气道的间隙增大、与所述氧气进气道的间隙减小，或者与所述空气进气道的间隙减小、与所述氧气进气道的间隙增大。

2.如权利要求1所述的空氧混合器，其特征在于，所述调节杆包括依次连接的第一连接段、第一锥形段、第二锥形段和第二连接段，所述第一连接段远离所述第一锥形段的一端与所述驱动电机连接，所述第一锥形段的直径在远离所述第一连接段的方向上逐渐增大，所述第二锥形段的直径在靠近所述第二连接段的方向上逐渐减小，所述第一锥形段和所述第二锥形段伸入所述气体混合腔内，并可在所述气体混合腔内往复运动，以调整所述第一锥形段与所述氧气进气道之间的间隙、所述第二锥形段与所述空气进气道之间的间隙。

3.如权利要求2所述的空氧混合器，其特征在于，所述调节杆包括第一杆体和第二杆体，所述第一杆体形成有所述第一连接段和所述第一锥形段，所述第二杆体形成有所述第二锥形段和所述第二连接段，所述第一杆体邻近所述第一锥形段的一端的端面为弧形面，所述第二杆体邻近所述第二锥形段的一端的端面为平面，所述弧形面连接于所述平面。

4.如权利要求3所述的空氧混合器，其特征在于，所述第二杆体远离所述第一杆体的一端设有弹性件，所述弹性件连接所述机座，所述弧形面抵接于所述平面，所述第一杆体推动所述第二杆体运动，以使所述弹性件形变。

5.如权利要求1至4任一项所述的空氧混合器，其特征在于，所述机座内还形成有气体平衡腔，所述气体平衡腔内设有可活动的平衡阀瓣，所述平衡阀瓣将所述气体平衡腔分隔形成有第一腔体和第二腔体，所述气体混合腔通过所述第一腔体与所述空气进气道连通、通过所述第二腔体与所述氧气进气道连通。

6.如权利要求5所述的空氧混合器，其特征在于，所述第一腔体和所述第二腔体内分别安装有第一弹性座和第二弹性座，所述平衡阀瓣的两侧分别连接有第一抵接球和第二抵接球，所述第一抵接球与所述第一弹性座弹性抵接，所述第二抵接球与所述第二弹性座抵接。

7.如权利要求5所述的空氧混合器，其特征在于，所述气体平衡腔的数量为两个，定义其中一气体平衡腔为第一平衡腔，另一气体平衡腔为第二平衡腔，所述第一平衡腔与所述第二平衡腔内均设有所述平衡阀瓣，所述第一平衡腔的第一腔体与所述第二平衡腔的第一腔体连通，所述第一平衡腔的第二腔体与所述第二平衡腔的第二腔体连通。

8.如权利要求5所述的空氧混合器，其特征在于，所述机座内还设有报警腔，所述报警腔设有可滑动的滑动体，所述滑动体将所述报警腔的空间分隔形成为第三腔体和第四腔体，所述第三腔体与所述空气进气道连通，所述第四腔体与所述氧气进气道连通，所述报警腔的底部设有通气道，所述通气道的出口处设有报警哨，所述滑动体对应封堵于所述通气道的进口处。

9.如权利要求1至5任一项所述的空氧混合器，其特征在于，所述出气道的数量为多个，每一个所述出气道的出口处均安装有流量计。

10.如权利要求1至5任一项所述的空氧混合器，其特征在于，所述出气道的出口处还安装有湿化杯。

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