CN117224800A - 麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置和方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置和方法，涉及医疗器械技术领域，该装置包括通风引擎、呼吸回路，校准气路和控制系统。通风引擎包括吸气阀、驱动气流量传感器和驱动气切换阀，呼吸回路包括新鲜气体入口、吸气单向阀、吸气流量传感器、呼气流量传感器、呼气单向阀、手动‑自动切换装置和预设通气气路，预设通气气路至少包括手动通气气路或自动通气气路，校准气路包括校准单向阀。上述麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置通过麻醉机的气路设计，实现了流量传感器的全自动校准，无须拆装内部零部件，无须用户介入，避免了用户误操作造成的误差，提高了校准的自动化程度以及校准精度。

Description

麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置和方法

技术领域

本申请涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置。本申请还涉及一种应用于该麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置的麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准方法。

背景技术

目前，麻醉机的呼吸回路流量传感器主要用于测量麻醉手术期间病人的吸气流速和呼气流速。一般来说，吸气流量传感器的数据用来反馈控制吸气阀以预设流速、压力和潮气量给病人进行机械通气；呼气流量传感器的数据用来计算病人的呼气流速和呼气潮气量，以及病人其他呼吸力学参数。在病人有自主吸气意愿时，吸气流量传感器还用于检测病人自主吸气流速，麻醉机的控制系统通过比较病人自主吸气流速与预设参数来判断是否需要切入吸气相或者提供支持通气。因此，呼吸回路流量传感器的精度对于麻醉机控制潮气量精确程度、病人自主吸气触发灵敏度有极大影响，呼吸回路流量传感器偏差大会导致麻醉机潮气量不准、自主吸气触发阈值不准等问题。

现有技术中，呼吸回路流量传感器通常采用节流装置产生压差，通过压差传感器检测压差并产生模拟信号或数字信号，麻醉机的控制系统接收到压差传感器反馈的信号并转化换算为压差值，进而通过“压差-流量对照表”换算为流速。节流装置的优选实现形式是可变截面积节流膜片，通常由0.2mm以下的不锈钢、钛合金或塑料薄片加工而成。虽然麻醉机有防止膜片破坏的保护装置，但在清洗、维护或者用户误操作情况下，膜片仍然有被破坏变形的风险。此外，该膜片在一个呼吸循坏中工作一次，在麻醉机设计使用寿命(一般是10年)内，膜片摆动次数超过500万次。膜片在交替应力的作用下会发生疲劳变形，膜片变形后，呼吸回路流量传感器的“流量-压力”关系会发生变化，导致麻醉机的控制系统通过节流装置产生压差计算得到的流速偏差较大或偏小。如果不能对膜片进行流量校准，该流量传感器就必须报废。经过校准(即根据流量膜片的流量值和膜片两侧的压差值，去更新麻醉机的控制系统的“压差-流量”对照表)后，膜片可以继续被使用，延长服役寿命。因此，需要对呼吸回路流量传感器进行定期校准。

然而，现有的麻醉机，一般只能校准呼吸回路流量传感器的零点，有少数麻醉机可以校准流量传感器的全量程段，但需要外接标准流量计，即通过外接标准流量计与呼吸回路流量传感器串联，以进行流量传感器的校准，而一般医院不具备高精度的参考流量计；同时，传统麻醉机的呼吸回路流量传感器校准多采用手动校准，其操作步骤复杂繁琐，需要拆卸多个零部件，无法实现自动化校准。

因此，本领域技术人员有必要适时提供一种能够实现呼吸回路流量传感器的全自动校准，从而简化操作步骤，减少因拆装零部件引起的人为误操作，提高校准精度的麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置。

发明内容

本申请的目的是提供一种麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置和方法，能够实现呼吸回路流量传感器的全自动校准，从而简化操作步骤，减少因拆装零部件引起的人为误操作，提高校准精度。

为实现上述目的，本申请提供一种麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置，包括通风引擎、呼吸回路、校准气路和控制系统；

通风引擎包括吸气阀、驱动气流量传感器和驱动气切换阀，吸气阀的进气端用于连通外部气源，驱动气流量传感器设置于吸气阀和驱动气切换阀之间；

呼吸回路包括新鲜气体入口、吸气单向阀、吸气流量传感器、呼气流量传感器、呼气单向阀、手动-自动切换装置和预设通气气路，预设通气气路至少包括手动通气气路和自动通气气路；

校准气路包括校准单向阀，校准单向阀的进气端连通驱动气切换阀的校准出气口，校准单向阀的出气端连接至吸气单向阀和吸气流量传感器之间；

在对吸气流量传感器和呼气流量传感器校准时，控制系统控制手动-自动切换装置接通手动通气气路或自动通气气路、驱动气切换阀的阀芯由第一工作位置运动至第二工作位置、新鲜气体入口关闭，然后控制系统控制吸气阀产生预设流量的驱动气流，气流经驱动气流量传感器、驱动气切换阀和校准单向阀进入呼吸回路，在呼吸回路中，气流经吸气流量传感器、呼气流量传感器、呼气单向阀和手动-自动切换装置，并从手动通气气路或自动通气气路排出。

在一些实施例中，自动通气气路包括无风箱式组件和呼气阀，无风箱式组件的一端连通呼气阀及驱动气切换阀的正常出气口，另一端连接手动-自动切换装置的自动端，在对吸气流量传感器和呼气流量传感器校准时，气流可经无风箱式组件和呼气阀排至废气处理系统。

在一些实施例中，无风箱式组件为圆盘状、螺旋式或交叉式的管道，管道的容积大于1.5L。

在一些实施例中，手动通气气路包括皮囊、APL阀和通气单向阀，在对吸气流量传感器和呼气流量传感器校准时，气流可由已摘掉的皮囊的皮囊安装口排至大气，或由APL阀和通气单向阀排至废气处理系统。

在一些实施例中，呼吸回路还包括CO₂吸收装置和旁通阀；

CO₂吸收装置和旁通阀所在的旁通支路的一端连接手动-自动切换装置，另一端连接至新鲜气体入口和吸气单向阀之间。

在一些实施例中，还包括环境压力传感器、环境温度传感器和回路压力传感器，环境压力传感器、环境温度传感器和回路压力传感器的数据传输至控制系统，在对吸气流量传感器和呼气流量传感器校准时，控制系统读取环境压力传感器检测的环境大气压绝对压力、环境温度传感器检测的环境温度和回路压力传感器检测的回路压力，以对吸气流量传感器和呼气流量传感器二者的流量值进行补偿。

在一些实施例中，驱动气流量传感器为热式质量流量计、超声质量流量计或者差压式质量流量计。

在一些实施例中，驱动气切换阀为两位四通阀或两位三通阀。

本申请提供一种麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准方法，应用于上述任一项的麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置，包括：

通过管路连接呼吸回路的吸气口和呼气口；

通过控制系统控制手动-自动切换装置接通手动通气气路或自动通气气路；

通过控制系统控制驱动气切换阀的阀芯由第一工作位置运动至第二工作位置；

通过控制系统关闭新鲜气体入口；

通过控制系统控制吸气阀产生预设流量的驱动气流，以使气流经驱动气流量传感器、驱动气切换阀和校准单向阀进入呼吸回路，在呼吸回路中，气流经吸气流量传感器、呼气流量传感器、呼气单向阀和手动-自动切换装置，并从手动通气气路或自动通气气路排出；

通过控制系统读取驱动气流量传感器的流速、吸气流量传感器的压差值、呼气流量传感器的压差值、回路压力传感器的压力值、环境压力传感器的绝对压力值和环境温度传感器的温度值，并计算得到关于吸气流量传感器的一组压差-流量数据以及关于呼气流量传感器的一组压差-流量数据，并更新吸气流量传感器和呼气流量传感器的压差-流量对应表。

相对于上述背景技术，本申请实施例所提供的麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置，包括通风引擎、呼吸回路、校准气路和控制系统。其中，通风引擎包括吸气阀、驱动气流量传感器和驱动气切换阀，呼吸回路包括新鲜气体入口、吸气单向阀、吸气流量传感器、呼气流量传感器、呼气单向阀、手动-自动切换装置和预设通气气路，预设通气气路至少包括手动通气气路和自动通气气路，校准气路包括校准单向阀。具体地，在对吸气流量传感器和呼气流量传感器校准时，控制系统控制手动-自动切换装置接通手动通气气路或自动通气气路、驱动气切换阀的阀芯由第一工作位置运动至第二工作位置、新鲜气体入口关闭，然后控制系统控制吸气阀以恒定流量驱动气流，以使气流经驱动气流量传感器、驱动气切换阀和校准单向阀进入呼吸回路，在呼吸回路中，气流经吸气流量传感器、呼气流量传感器、呼气单向阀和手动-自动切换装置，并从手动通气气路或自动通气气路排出。

此外，本申请实施例还提供一种麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准方法，应用于上述麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置，该校准方法包括：

S1：通过管路连接呼吸回路的吸气口和呼气口；

S2：通过控制系统控制手动-自动切换装置接通手动通气气路或自动通气气路；

S3：通过控制系统控制驱动气切换阀的阀芯由第一工作位置运动至第二工作位置；

S4：通过控制系统关闭新鲜气体入口；

S5：通过控制系统控制吸气阀产生预设流量的驱动气流，以使气流经驱动气流量传感器、驱动气切换阀和校准单向阀进入呼吸回路，在呼吸回路中，气流经吸气流量传感器、呼气流量传感器、呼气单向阀和手动-自动切换装置，并从手动通气气路或自动通气气路排出；

S6：通过控制系统读取驱动气流量传感器的流速、吸气流量传感器的压差值、呼气流量传感器的压差值、回路压力传感器的压力值、环境压力传感器的绝对压力值和环境温度传感器的温度值，并计算得到关于吸气流量传感器的一组压差-流量数据以及关于呼气流量传感器的一组压差-流量数据，并更新吸气流量传感器和呼气流量传感器的压差-流量对应表。

可以看出，传统麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置的呼吸回路流量传感器校准是手动校准，且校准过程需要用户介入拆装多个零部件，操作步骤复杂，同时需要用户配备高精度的标准流量计。相较于此，本申请实施例提供的麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置和方法，通过对麻醉机气路设计，实现了呼吸回路流量传感器的全自动校准，具体地，通过增设校准气路、驱动气切换阀、电驱动式的手动-自动切换装置，并以驱动气流量传感器为标准流量计，对呼吸回路中的吸气流量传感器和呼气流量传感器进行校准，在校准过程中无须拆装内部零部件，无须用户介入，避免了用户误操作造成的误差，减少了气路的密封点从而减少了泄漏流量，提高了校准的自动化程度以及校准精度。此外，在校准过程中，校准气体不流经CO₂吸收装置，避免了大流量干燥气体流经CO2吸收装置而使CO2吸收剂变得干燥的情形，从而降低了CO产生概率和病人CO中毒的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置的整体示意图；

图2为图1所示麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置中驱动气切换阀的工作原理示意图；

图3为图1所示麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置中切换装置的工作原理示意图；

图4为图1所示麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置中控制系统的数据处理过程示意图；

图5为本申请实施例中麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置处于自动模式下的气流走向示意图；

图6为本申请实施例中麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置在对流量传感器校准时气流走向示意图一；

图7为本申请实施例中麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置在对流量传感器校准时气流走向示意图二；

图8为本申请实施例中麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置在对流量传感器校准时气流走向示意图三。

其中：

1-通风引擎、11-过滤片、12-减压阀、13-吸气阀、14-驱动气流量传感器、15-驱动气切换阀、151-阀体、152-阀芯、153-复位弹簧、154-切换先导电磁阀；

2-校准气路、21-校准单向阀；

3-呼吸回路、31-吸气单向阀、32-吸气流量传感器、321-压差传感器、322-膜片、33-氧浓度传感器、34-呼气流量传感器、35-呼气单向阀、36-手动-自动切换装置、361-手动-自动切换开关、362-开关位置传感器、363-两位三通常闭先导电磁阀、364-两位三通常闭安全电磁阀、365-气缸、366-气缸位置传感器、367-两位三通切换阀、37-预设排气气路、371-无风箱式组件、372-呼气阀、373-皮囊、374-APL阀、375-通气单向阀、38-CO₂吸收装置、39-旁通阀、310-回路压力传感器；

4-控制系统；

5-环境压力传感器；

6-环境温度传感器。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

请参阅图1，本申请实施例所提供的麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置，包括通风引擎1、呼吸回路3、校准气路2和控制系统4。

通风引擎1包括过滤片11、减压阀12、吸气阀13、驱动气流量传感器14和驱动气切换阀15，过滤片11和减压阀12设于吸气阀13的进气端，吸气阀13的进气端用于连通外部气源，驱动气流量传感器14设置于吸气阀13和驱动气切换阀15之间。

其中，驱动气流量传感器14的位置在吸气阀13的后端、驱动气切换阀15之前。利用驱动气流量传感器14对呼吸回路3的吸气流量传感器32、呼气流量传感器34进行校准，因此用户无需外接标准流量计。驱动气流量传感器14为热式质量流量计、超声质量流量计或者差压式质量流量计。该流量计的信号可以是数字信号或者模拟信号。

驱动气切换阀15的位置在吸气阀13之后，呼吸回路3之前。

请一并参阅图2，具体地，驱动气切换阀15包括阀体151、阀芯152、复位弹簧153，阀芯152可活动地设于阀体151内，阀芯152可在第一工作位置和第二工作位置之间运动，复位弹簧153的两端分别抵接阀芯152和阀体151，复位弹簧153用于提供复位力，以使阀芯152具有复位的趋势。麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置正常工作中，驱动气切换阀15的阀芯152在复位弹簧153的弹簧力作用下复位(即阀芯152从第二工作位置运动至第一工作位置)，吸气阀13的驱动气进入呼吸回路3；麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置呼吸回路3流量传感器校准过程中，驱动气切换阀15工作(驱动气切换阀15的切换先导电磁阀154运动，使得控制气进入阀体151内并推动阀芯152运动，阀芯152由第一工作位置运动至第二工作位置)将吸气阀13的驱动气导入校准气路2，以进行校准操作。该驱动气切换阀15可以为两位四通阀或两位三通阀。

呼吸回路3包括新鲜气体入口、吸气单向阀31、吸气流量传感器32、氧浓度传感器33、呼气流量传感器34、呼气单向阀35、手动-自动切换装置36和预设通气气路37，预设通气气路37至少包括手动通气气路和自动通气气路。

吸气单向阀31的进气端连接新鲜气体入口，吸气单向阀31的出气端连通吸气流量传感器32的进气端，吸气流量传感器32的出气端连通氧浓度传感器33的进气端，氧浓度传感器33设置于吸气流量传感器32和呼气流量传感器34之间，呼气流量传感器34设置于氧浓度传感器33和呼气单向阀35之间，呼气单向阀35设置于呼气流量传感器34和手动-自动切换装置36之间，手动通气气路和自动通气气路分别连接于手动-自动切换装置36的手动端和自动端。

请一并参阅图3，手动-自动切换装置36是一个气电联动的手动-自动切换装置36。在校准过程中，麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置的控制系统4直接驱动手动-自动切换装置36至手动通气气路或自动通气气路，以完成流量传感器的校准过程。具体地，麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置正常工作时，麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置的控制系统4检测到用户拨动手动-自动切换开关361，继而通过开关位置传感器362向控制系统4反馈信号以驱动气缸365的活塞伸出或者缩回，切换两位三通切换阀367的状态。当用户进行回路流量传感器校准时，控制系统4可以直接驱动改变手动-自动切换装置36的状态至预期回路模式。

当然，根据实际需要，电驱动式的手动-自动切换装置36的实现形式可以是电磁阀驱动气缸365的活塞来改变两位三通切换阀367的状态，具体地，控制系统4检测到用户拨动手动-自动切换开关361，继而发出信号至控制系统4和气缸365之间的两位三通常闭先导电磁阀363和两位三通常闭安全电磁阀364，从而驱动气缸365的活塞伸出或者缩回，气缸365的位置通过气缸位置传感器366反馈至控制系统4，切换两位三通切换阀367的状态至手动通气回路或自动通气回路。

电驱动式的手动-自动切换装置36的实现形式也可以是直线电机，如音圈电机、电动推杆等。

校准气路2包括校准单向阀21，校准单向阀21的进气端连通驱动气切换阀15的校准出气口，校准单向阀21的出气端连接至呼吸回路3的吸气单向阀31和吸气流量传感器32之间。

需要说明的是，校准单向阀21的其中一个作用是防止麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置正常工作时病人气体回流至驱动气切换阀15，校准单向阀21的另外一个作用是作为手动通气状态时的负压安全阀：当麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置处于手动通气状态时，一旦呼吸回路3负压超过设定值，校准单向阀21开启，呼吸回路3从驱动气切换阀15补气。

麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置正常工作时，驱动气切换阀15的阀芯152在弹簧力作用下复位(第一状态)，吸气阀13提供驱动气进入呼吸回路3对病人进行机械通气；此时，校准单向阀21的作用可以防止病人气体流至驱动气切换阀15。当需要进行呼吸回路3流量传感器校准时，控制系统4控制驱动气切换阀15至第二状态，吸气阀13提供的驱动气进入校准气路2，经校准单向阀21接入吸气单向阀31后端、吸气流量传感器32前端。

更加具体地说，在对吸气流量传感器32和呼气流量传感器34校准时，控制系统4控制手动-自动切换装置36接通手动通气气路或自动通气气路、驱动气切换阀15的阀芯152由第一工作位置运动至第二工作位置、新鲜气体入口关闭，然后控制系统4控制吸气阀13以恒定流量驱动气流，以使气流经驱动气流量传感器14、驱动气切换阀15和校准单向阀21进入呼吸回路3，在呼吸回路3中，气流经吸气流量传感器32、氧浓度传感器33、呼气流量传感器34、呼气单向阀35和手动-自动切换装置36，并从手动通气气路或自动通气气路排出。

可以看出，传统麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置的呼吸回路3流量传感器校准是手动校准，且校准过程需要用户介入拆装多个零部件，操作步骤复杂，同时需要用户配备高精度的标准流量计，相较于此，本申请实施例提供的麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置和方法，通过对麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置气路设计，实现了呼吸回路3流量传感器的全自动校准，具体地，通过增设校准气路2、手动-自动切换装置36和驱动气切换阀15，并以驱动气流量传感器14为标准流量计，对呼吸回路3中的吸气流量传感器32和呼气流量传感器34进行校准，在校准过程中无须拆装内部零部件，无须用户介入，避免了用户误操作造成的误差，减少了气路的密封点从而减少了泄漏流量，提高了校准的自动化程度以及校准精度。此外，在校准过程中，校准气体不流经CO₂吸收装置38，避免了大流量干燥气体流经CO2吸收装置38而使CO2吸收剂变得干燥的情形，从而降低了CO产生概率和病人CO中毒的风险。

需要说明的是，本申请涉及的校准过程是在利用麻醉机进行治疗过程之外进行的，由于在治疗过程中，麻醉机的呼吸回路流量传感器的偏差，导致治疗时会发生数据的偏差(导致麻醉机潮气量不准、自主吸气触发阈值不准等)，影响使用效果，因此，在利用麻醉机进行治疗之前或者完成治疗过程之后，有必要进行呼吸回路流量传感器的周期性的校准，即本文涉及的校准过程；可见，本申请涉及的校准过程和疾病的治疗过程是分开执行的，本申请涉及的校准方法并不涉及疾病的治疗过程。

在一些实施例中，麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置还包括环境压力传感器5、环境温度传感器6和回路压力传感器310，环境压力传感器5、环境温度传感器6和回路压力传感器310均与控制系统4连接，在对吸气流量传感器32和呼气流量传感器34校准时，控制系统4读取环境压力传感器5检测的环境大气压绝对压力、环境温度传感器6检测的环境温度和回路压力传感器310检测的回路压力，以对吸气流量传感器32和呼气流量传感器34二者的流量值进行补偿。

可以理解的是，校准过程中，控制系统4读取环境大气压绝对压力、环境温度和呼吸回路压力，以此对吸气流量传感器32和呼气流量传感器34的流量值进行温度补偿和压力补偿。控制系统4读取六个信号:①驱动气流量传感器14的流速、②吸气流量传感器32的压差值、③呼气流量传感器34的压差值、④回路压力传感器310的压力值、⑤环境压力传感器5的绝对压力值、⑥环境温度传感器6的温度值。根据质量守恒定律，流经驱动气流量传感器14、吸气流量传感器32、呼气流量传感器34的气体质量流量是相等的。由于压差式流量传感器的测量结果是当前温度、当前压力下的体积流量，控制系统4会根据当前状态流量值进行温度补偿和压力补偿，转化为标准状况下的流量值。

请一并参阅图4，图4是吸气流量传感器32的数据处理过程。由于呼气流量传感器34接近排气口，其背压接近0。故可以只进行环境温度补偿而无需压力补偿。

需要说明的是，吸气流量传感器32和呼气流量传感器34二者均为可变截面压差式流量传感器，由可变截面的柔性膜片322和压差传感器321组成。如图4所示，可变截面柔性膜片322作为节流装置以产生压差，气流流经柔性膜片322并在膜片322两侧产生压差，压差传感器321检测压差，压差传感器321信号被传输至控制系统4并被转化换算为压差值，通过查取“压差-流量对照表”得到流量值。不同批次柔性膜片322、疲劳变形后的柔性膜片322产生的压差值也不同。也就是说，对呼吸回路3流量传感器的校准，即测量当前机器柔性膜片322的压差与流经流量，并更新控制系统4的“压差-流量对照表”。

进一步需要说明的是，预设排气气路37至少包括手动通气气路和自动通气气路，自动通气气路包括无风箱式组件371和呼气阀372，手动通气气路包括皮囊373、APL阀374(英文全称为adjustable pressure-limiting valve，可调压力限制阀。APL阀374位于麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置手动回路中，操作者能调整压力设置的限压阀门。当麻醉机手动回路内压力超过设定压力，多余的气体从该阀溢出，以防止病人气压伤)和通气单向阀375。

下面具体说明自动通气气路和手动通气气路的连接关系。

在自动通气气路中，无风箱式组件371的一端连通呼气阀372及驱动气切换阀15的正常出气口，另一端连接手动-自动切换装置36的自动端。在对吸气流量传感器32和呼气流量传感器34校准时，气流可经无风箱式组件371和呼气阀372排至废气处理系统。

具体地，本实施例中的无风箱式组件371是一段内壁光滑的管道，管道的一端在吸气阀13与呼气阀372之间，另外一端连接至切换装置36的自动端。管道的型式可以是圆盘状、螺旋式、交叉式等，其容积大于1.5L(主流麻醉机的最大潮气量)。无风箱式组件371中，驱动气和病人气体的交界面保持相对稳定。在吸气相或者呼气相，驱动气和病人气的交界面往复移动，从而代替传统风箱式呼吸回路3的风箱。

在手动通气气路中，APL阀374的进气端连接手动-自动切换装置36的手动端，在对吸气流量传感器32和呼气流量传感器34校准时，气流可由已摘掉的皮囊373的皮囊安装口排至大气，或由APL阀374和通气单向阀375排至废气处理系统。

在一些实施例中，呼吸回路3还包括CO₂吸收装置38和旁通阀39。其中，CO₂吸收装置38和旁通阀39所在的旁通支路的一端连接手动-自动切换装置36，另一端连接至新鲜气体入口和吸气单向阀31之间。

请一并参阅图5，图5为自动模式下的气流走向，麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置机械通气吸气相中，吸气阀13根据程序设定提供特定流速的驱动气，将呼吸回路3内气体，通过无风箱式组件371、手动-自动切换装置36、CO₂吸收装置38、吸气单向阀31、吸气流量传感器32、氧浓度传感器33送到病人肺内。呼气相中，病人肺内气体经呼气流量传感器34、呼气单向阀35、手动-自动切换装置36、无风箱式组件371而从呼气阀372排出。

请一并参阅图6，对麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置的呼吸回路3流量传感器校准时，用户用短管连接呼吸回路3的吸气口和呼气口(或者将y型管的汇流口插入麻醉机测试堵头)。控制系统4控制手动-自动切换装置36接通自动通气气路、驱动气切换阀15的阀芯152由第一工作位置运动至第二工作位置、新鲜气体入口关闭，接着，控制系统4驱动吸气阀13以提供恒定流量的驱动气流，驱动气经驱动气流量传感器14、驱动气切换阀15、校准单向阀21进入呼吸回路3，驱动气在呼吸回路3中，经吸气流量传感器32、氧浓度传感器33、呼气流量传感器34、呼气单向阀35、手动-自动切换装置36，并从无风箱式组件371和呼气阀372排至废气处理系统。

驱动气进入呼吸回路3流经吸气流量传感器32、呼气流量传感器34，并经无风箱式组件371、呼气阀372排出。这种气路设计减少了用户介入。

请一并参阅图7，当需要对麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置的呼吸回路3流量传感器进行校准时，用户用短管连接吸气口和呼气口，并设置APL阀374至最小值。控制系统4控制切换装置36接通手动通气气路、驱动气切换阀15的阀芯152由第一工作位置运动至第二工作位置、新鲜气体入口关闭，关闭新鲜气体。然后，控制系统4驱动吸气阀13以提供恒定流量的驱动气流，驱动气经驱动气流量传感器14、驱动气切换阀15、校准单向阀21进入呼吸回路3。驱动气在呼吸回路3中，经吸气流量传感器32、氧浓度传感器33、呼气流量传感器34、呼气单向阀35、手动-自动切换装置36，并从APL阀374、通气单向阀375排至医院废气处理系统。

除从APL阀374排气，还可以采用摘掉手动通气气路的皮囊373，使气流由已摘掉的皮囊373的皮囊安装口排至大气。

请一并参阅图8，在一些实施例中，当需要对麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置的呼吸回路3流量传感器进行校准时，用户用短管连接吸气口和呼气口，并设脱开无风箱式组件371。控制系统4驱动切换装置36至自动通气气路，驱动气切换阀15的阀芯152由第一工作位置运动至第二工作位置，关闭新鲜气体。接着，控制系统4驱动吸气阀13以提供恒定流量的驱动气流，驱动气经驱动气流量传感器14、驱动气切换阀15、校准单向阀21进入呼吸回路3。驱动气在呼吸回路3中，经吸气流量传感器32、氧浓度传感器33、呼气流量传感器34、呼气单向阀35、手动-自动切换装置36、从无风箱式组件371接口排至大气。此种实现形式还可以通过采用摘掉呼气流量传感器34和呼气单向阀35之间的密封圈、或者呼气流量传感器34和呼气单向阀35之间的集水杯来进行排气。

此外，本申请实施例还提供一种麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准方法，应用于上述麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置，该校准方法包括：

S1：通过管路连接呼吸回路3的吸气口和呼气口；

S2：通过控制系统4控制手动-自动切换装置36接通手动通气气路或自动通气气路；

S3：通过控制系统4控制驱动气切换阀15的阀芯152由第一工作位置运动至第二工作位置；

S4：通过控制系统4关闭新鲜气体入口；

S5：通过控制系统4控制吸气阀13产生预设流量的驱动气流，以使气流经驱动气流量传感器14、驱动气切换阀15和校准单向阀21进入呼吸回路3，在呼吸回路3中，气流经吸气流量传感器32、呼气流量传感器34、呼气单向阀35和手动-自动切换装置36，并从相应的手动通气气路或自动通气气路排出；

S6：通过控制系统4读取驱动气流量传感器14的流速、吸气流量传感器32的压差值、呼气流量传感器34的压差值、回路压力传感器310的压力值、环境压力传感器5的绝对压力值和环境温度传感器6的温度值，并计算得到关于吸气流量传感器32的一组“压差-流量”数据以及关于呼气流量传感器34的一组“压差-流量”数据，并以此更新吸气流量传感器32的“压差-流量”对应表和呼气流量传感器34的“压差-流量”对应表。

需要说明的是，本申请涉及的校准过程是在利用麻醉机进行治疗过程之外进行的，由于在治疗过程中，麻醉机的呼吸回路流量传感器的偏差，将导致麻醉机治疗时会发生数据的偏差(导致麻醉机潮气量不准、自主吸气触发阈值不准等)，影响使用效果，因此，在利用麻醉机进行治疗之前或者完成治疗过程之后，有必要进行呼吸回路流量传感器的周期性的校准，即本文涉及的校准过程；可见，本申请涉及的校准过程和疾病的治疗过程是分开执行的，本申请涉及的校准方法并不涉及疾病的治疗过程。

在S6中，控制系统4利用驱动气流量传感器14、吸气流量传感器32、回路压力传感器310、环境压力传感器5和环境温度传感器6反馈的数据计算得到一组吸气流量传感器32的“压差-流量”，并更新吸气流量传感器32的“压差-流量对应表”；控制系统4利用驱动气流量传感器14、呼气流量传感器34、环境压力传感器5和环境温度传感器6反馈的数据计算得到一组呼气流量传感器34的“压差-流量”，并更新呼气流量传感器34的“压差-流量对应表”。

在S6之后，还可以重复S3、S4继续其他流量点的校准。

综上所述，相较于现有技术，本申请能够实现回路流量传感器的全自动校准，其一，校准之前无须拆装麻醉机零部件，减少校准过程中用户人工参与，从而简化操作步骤，减少人为误操作，提高校准精度。其二，减少校准气路2的密封点以减少泄漏流量，进而提高传感器校准精度。其三，校准过程中，校准气体不流经CO₂吸收装置38，以降低CO产生概率和病人CO中毒的风险。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本申请所提供的麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置及麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置，其特征在于，包括通风引擎(1)、呼吸回路(3)、校准气路(2)和控制系统(4)；

所述通风引擎(1)包括吸气阀(13)、驱动气流量传感器(14)和驱动气切换阀(15)，所述吸气阀(13)的进气端用于连通外部气源，所述驱动气流量传感器(14)设置于所述吸气阀(13)和所述驱动气切换阀(15)之间；

所述呼吸回路(3)包括新鲜气体入口、吸气单向阀(31)、吸气流量传感器(32)、呼气流量传感器(34)、呼气单向阀(35)、手动-自动切换装置(36)和预设通气气路(37)，所述预设通气气路(37)至少包括手动通气气路和自动通气气路；

所述校准气路(2)包括校准单向阀(21)，所述校准单向阀(21)的进气端连通所述驱动气切换阀(15)的校准出气口，所述校准单向阀(21)的出气端连接至所述吸气单向阀(31)和所述吸气流量传感器(32)之间；

在对所述吸气流量传感器(32)和所述呼气流量传感器(34)校准时，所述控制系统(4)控制所述手动-自动切换装置(36)接通所述手动通气气路或所述自动通气气路、所述驱动气切换阀(15)的阀芯(152)由第一工作位置运动至第二工作位置、所述新鲜气体入口关闭，然后所述控制系统(4)控制所述吸气阀(13)产生预设流量的驱动气流，气流经所述驱动气流量传感器(14)、所述驱动气切换阀(15)和所述校准单向阀(21)进入所述呼吸回路(3)，在所述呼吸回路(3)中，气流经所述吸气流量传感器(32)、所述呼气流量传感器(34)、所述呼气单向阀(35)和所述手动-自动切换装置(36)，并从所述手动通气气路或所述自动通气气路排出。

2.如权利要求1所述的麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置，其特征在于，所述自动通气气路包括无风箱式组件(371)和呼气阀(372)，所述无风箱式组件(371)的一端连通所述呼气阀(372)及所述驱动气切换阀(15)的正常出气口，另一端连接所述手动-自动切换装置(36)的自动端，在对所述吸气流量传感器(32)和所述呼气流量传感器(34)校准时，气流可经所述无风箱式组件(371)和所述呼气阀(372)排至废气处理系统。

3.如权利要求2所述的麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置，其特征在于，所述无风箱式组件(371)为圆盘状、螺旋式或交叉式的管道，所述管道的容积大于1.5L。

4.如权利要求1所述的麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置，其特征在于，所述手动通气气路包括皮囊(373)、APL阀(374)和通气单向阀(375)，在对所述吸气流量传感器(32)和所述呼气流量传感器(34)校准时，气流可由已摘掉的所述皮囊(373)的皮囊安装口排至大气，或由所述APL阀(374)和所述通气单向阀(375)排至废气处理系统。

5.如权利要求1所述的麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置，其特征在于，所述呼吸回路(3)还包括CO₂吸收装置(38)和旁通阀(39)；

所述CO₂吸收装置(38)和所述旁通阀(39)所在的旁通支路的一端连接所述手动-自动切换装置(36)，另一端连接至所述新鲜气体入口和所述吸气单向阀(31)之间。

6.如权利要求1-5任意一项所述的麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置，其特征在于，还包括环境压力传感器(5)、环境温度传感器(6)和回路压力传感器(310)，所述环境压力传感器(5)、所述环境温度传感器(6)和所述回路压力传感器(310)的数据传输至所述控制系统(4)，在对所述吸气流量传感器(32)和所述呼气流量传感器(34)校准时，所述控制系统(4)读取所述环境压力传感器(5)检测的环境大气压绝对压力、所述环境温度传感器(6)检测的环境温度和所述回路压力传感器(310)检测的回路压力，以对所述吸气流量传感器(32)和所述呼气流量传感器(34)二者的流量值进行补偿。

7.如权利要求1-5任意一项所述的麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置，其特征在于，所述驱动气流量传感器(14)为热式质量流量计、超声质量流量计或者差压式质量流量计。

8.如权利要求1-5任意一项所述的麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置，其特征在于，所述驱动气切换阀(15)为两位四通阀或两位三通阀。

9.一种麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准方法，应用于如权利要求1-8任意一项所述的麻醉机呼吸回路流量传感器的自动校准装置，其特征在于，包括：

通过管路连接所述呼吸回路(3)的吸气口和呼气口；

通过所述控制系统(4)控制所述手动-自动切换装置(36)接通所述手动通气气路或所述自动通气气路；

通过所述控制系统(4)控制所述驱动气切换阀(15)的阀芯(152)由第一工作位置运动至第二工作位置；

通过所述控制系统(4)关闭所述新鲜气体入口；

通过所述控制系统(4)控制所述吸气阀(13)产生预设流量的驱动气流，以使气流经所述驱动气流量传感器(14)、所述驱动气切换阀(15)和所述校准单向阀(21)进入所述呼吸回路(3)，在所述呼吸回路(3)中，气流经所述吸气流量传感器(32)、所述呼气流量传感器(34)、所述呼气单向阀(35)和所述手动-自动切换装置(36)，并从所述手动通气气路或所述自动通气气路排出；

通过所述控制系统(4)读取所述驱动气流量传感器(14)的流速、所述吸气流量传感器(32)的压差值、所述呼气流量传感器(34)的压差值、回路压力传感器(310)的压力值、环境压力传感器(5)的绝对压力值和环境温度传感器(6)的温度值，并计算得到关于所述吸气流量传感器(32)的一组压差-流量数据以及关于所述呼气流量传感器(34)的一组压差-流量数据，并更新所述吸气流量传感器(32)和所述呼气流量传感器(34)的压差-流量对应表。