CN201223392Y - 肺功能仪校准装置 - Google Patents

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张丛华
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Abstract

肺功能仪校准装置属医疗器械的校验范畴。由计算机、控制器、伺服电机和气筒构成。计算机与控制器双向连接，控制器与伺服电机双向连接。气筒由滑筒、活塞、丝杆机构、导气管、活塞导向杆等部件组成，由左、右两侧上下支座固定后安装在底座上。活塞固定在丝杆上，活塞导向杆穿过活塞水平安装在滑筒内。伺服电机也安装在底座上，伺服电机轴上的主动齿轮与从动齿轮啮合，从动齿轮与丝杆连接对气筒内的活塞提供动力。本装置解决了肺功能仪量值传递和溯源的难题，实现了模拟呼吸。在计算机软件的精密控制下，达到了复现气体标准量值要求。不仅用于质量控制和计量校准，也用于环境通风设备的测试、呼吸健康的研究、医疗及相关机构人员的模拟培训等。

Description

肺功能仪校准装置
技术领域
本实用新型涉及医疗器械的校验装置，特别是采用标准呼吸模拟器来校验肺功能仪的校准装置。
背景技术
在发达国家和地区，为了肺功能测试的标准化，强化肺功能测试的质量控制，先后制订了肺功能仪的质量检测标准，如美国胸腔协会(ATS)、欧洲呼吸学会(ERS)就相继制订了肺功能检测标准。这些标准的制订促进了肺功能仪的临床应用，为肺功能仪的质量控制提出了比较具体的要求。国外的肺功能实验室和厂家一般采用微机控制的气筒或者气泵作质量控制和校准，医疗机构一般采用固定体积(1～3L)的手动定标气筒。在国内，肺功能测试开展比较晚，没有建立肺功能仪相应的测试标准。不同的肺功能仪测试同一病人，可能得到差异较大的结果，给临床诊断带来一定的困难。要解决这个问题必须要有标准的、适用的肺功能仪校准装置。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种微机控制的肺功能仪校准装置，实现气体在变流量情况下的累计流量控制，用于质量控制和计量校准，解决肺功能仪的量值传递和溯源的难题。
本实用新型的目的是这样达到的：一种肺功能仪校准装置，其特征在于：校准装置由计算机、控制器、伺服电机和气筒构成，计算机与控制器双向连接，控制器与伺服电机双向连接，伺服电机通过齿轮对气筒内的活塞提供动力，所述气筒由滑筒、活塞、丝杆机构、轴承、右端盖、左端盖、导气管、活塞导向杆、以及堵头、挡片等部件组成，气筒由左上支座、左下支座和右上支座、右下支座固定后安装在底座上，活塞固定在丝杆结构的丝杆上，活塞导向杆穿过活塞水平放置在滑筒内，伺服电机也安装在底座上，伺服电机轴上的主动齿轮与从动齿轮啮合，从动齿轮与丝杆机构的丝杆连接。
所述控制器由伺服电机驱动模块、运动命令转换模块、限位开关和电源构成，所述计算机与控制器双向连接是指运动命令转换模块与计算机双向连接，所述控制器与伺服电机双向连接是指伺服电机驱动模块与伺服双向连接电机连接。
气筒的导气管加装在左端盖上，活塞的外侧加有密封环，活塞导向杆上加有用“0”形密封圈。
本实用新型的优点是：
1、校准装置结构简单、可靠，气筒模拟标准呼吸逼真、形象，解决了肺功能仪的量值传递和溯源的难题，实现了模拟呼吸。
2、较好地解决了气体在定向排出和吸入时相关机械组件的密闭性。
3、在计算机软件的精密控制下，达到了复现气体的标准量值的要求。本校准装置，在计算机软件建立呼吸的基本模型的基础上，在计算机的精密控制下，实现了肺功能仪主要物理参数的校准，如：肺活量、用力肺活量、呼气峰值流量、最大分钟通气量等参数。肺功能仪校准装置达到美国胸腔协会(ATS)和欧洲呼吸学会(ERS)的推荐标准，填补国内空白，技术指标与国外相当。其指标为：(1)体积范围：0～10L；
(2)流量范围：0～14L/s；
(3)体积线性：±0.5％(大于等于2L)；±20mL(小于2L)；
(4)流量线性：±0.5％(总体积相对于3L)；
(5)重复性：±6mL；
(6)体积误差：±0.5％(大于等于2L)；±20mL(小于2L)；
(7)呼气峰值流量误差：±2.0％(2L/s～14L/s)；
4、本微机控制的肺功能仪校准装置不仅实现了气体在变流量情况下的累计流量控制，向肺功能仪提供标准的理想气源，用于质量控制和计量校准，同时也可以用于环境通风设备的测试、呼吸健康的研究、医疗及相关机构人员的模拟培训等领域。
附图说明
图1是本肺功能仪校准装置结构示意图；
图2是控制器的结构示意图；
图3是气筒结构的剖面图；
图4是图3的A向示意图；
图5是图3的B向示意图。
图中，1导气管，2左下支座，3堵头，4左上支座，5左端盖，6是O型密封圈，7密封环，8活塞，9活塞导向杆，10滑筒，11挡盖，12右端盖，13右上支座，14紧固螺母，15轴承，16挡盖，17丝杆机构，18挡片，19从动齿轮，20主动齿轮，21伺服电机，22底座，23右下支座，24涡轮套筒。
具体实施方式
附图给出了本实用新型的一个具体实施例。
参见附图。
本校准仪由气筒、伺服电机、控制器和计算机构成，计算机在软件控制下工作。计算机与控制器双向连接，控制器与伺服电机双向连接，伺服电机通过齿轮对气筒提供动力，模拟标准呼吸，与计算机软件一起构成了标准呼吸模拟器。控制器接收和执行计算机发送的命令，对伺服电机进行开关控制，进而对气筒进行控制，完成模拟校验。
计算机软件首先建立了呼吸模型和各种校准参数标准，对控制器下达控制命令，在控制器的控制下对伺服电机的工作状况进行控制。进一步，通过伺服电机连接的主动齿轮20和从动齿轮19对气筒内的活塞8提供运动动力。气筒内的活塞8来回移动会通过导气管1将气筒中的气体排出，或者将外界大气吸入气筒，通过这一过程来模拟人体呼吸。气筒是本实用新型的关键部件，在气筒的滑筒10内采用水平放置的活塞导向杆9控制活塞8的运动方向并在活塞外侧采用密封环7，导向杆上采用“0”形密封圈6，解决了运动部件之间的气密性。同时采用丝杠加套轴承15、加涡轮套筒24与主动齿轮20、从动齿轮19传动的方式，减小了部件之间的摩擦力，提高装置的可靠性。本实施例中，气筒的滑筒10的内径为
Figure Y200820063768D0005155518QIETU
200mm，长400mm，气筒有效容积约12.4升。出口的直径约
Figure Y200820063768D0005155518QIETU
25mm。
控制器在本装置中起到了承上启下的作用，通过运动命令转换模块接收和下达驱动命令，通过伺服电机驱动模块对伺服电机进行控制。限位开关完成位置限制任务。
本装置的整个校验过程由计算机精密控制，达到了非常好的效果，获得良好的重复性，因此达到了校准标准。

Claims (4)

1、一种肺功能仪校准装置，其特征在于：所述校准装置由计算机、控制器、伺服电机和气筒构成，计算机与控制器双向连接，控制器与伺服电机双向连接，伺服电机(21)通过齿轮对气筒内的活塞提供动力，所述气筒由滑筒(10)、活塞(8)、丝杆机构(17)、轴承(15)、右端盖(12)、左端盖(5)、导气管(1)、活塞导向杆(9)、以及堵头(3)、挡片(18)等部件组成，气筒由左上支座(4)、左下支座(2)和右上支座(13)、右下支座(23)固定后安装在底座(22)上，活塞(8)固定在丝杆机构(17)的丝杆上，活塞导向杆(9)穿过活塞(8)水平放置在滑筒(10)内，伺服电机(21)也安装在底座(22)上，伺服电机(21)轴上连接的主动齿轮(20)与从动齿轮(19)啮合，从动齿轮(19)与丝杆机构(17)的丝杆连接。
2、如权利要求1所述的肺功能仪校准装置，其特征在于：所述控制器由伺服电机驱动模块、运动命令转换模块、限位开关和电源构成，所述计算机与控制器双向连接是指运动命令转换模块与计算机双向连接，所述控制器与伺服电机双向连接是指伺服电机驱动模块与伺服双向连接电机连接。
3、如权利要求1所述的肺功能仪校准装置，其特征在于：所述气筒的导气管(1)加装在左端盖(5)上。
4、如权利要求1所述的肺功能仪校准装置，其特征在于：所述气筒的活塞(8)外侧加有密封环(7)，活塞导向杆上加有用“O”形密封圈(6)。
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