CN212491068U - 一种新型空氧混合气路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型空氧混合气路，包括：氧气支路，空气支路，和混合气体管路；在氧气支路上设置第一放气支路，在空气支路的涡轮后端设置第二放气支路。当氧气支路出口为小流量输出时，氧气入口仍然可以引入较高流量的氧气，通过第一放气支路以及第一通断阀控制氧气的放气，氧气经过第一放气支路后形成小流量氧气流并通过氧气支路出口输出，实现氧气浓度的精确控制。当所需空气量较小时，可以实现空气入口引入较高流量的空气，空气出口输出小流量空气，当空气输出几乎为零时，实现了氧浓度95％以上时涡轮继续运转且不受损的技术效果。

Description

一种新型空氧混合气路

技术领域

本发明涉及医疗仪器技术领域，更具体的说是涉及一种新型空氧混合气路。

背景技术

高流量湿化器(HFNC)是一种为病人辅助供氧的医疗器材，其具有两个突出的特点：流量恒定以及氧浓度恒定。因为输出的气体是空气和氧气的混合气体，因此，需要在机器内对空气和氧气进行混合。高流量湿化器一般采用涡轮作为空气的加压装置，这种加压装置具有对病人的压力和流量工况有着更好的适应性、便宜耐用等特点，非常适合高流量湿化治疗仪产品。

目前，高流量湿化器有两种空气和氧气混合的方式：

第一，空气和氧气在涡轮内进行混合并加压；其产品以著名的菲利普无创呼吸机V60为代表，氧气从高压气瓶进入呼吸机，经过比例阀调节流量，然后经过流量计进入涡轮待用；空气从大气中引入，经过过滤器和流量计进入涡轮；空气和氧气在涡轮内进行混合并加压，而后进入后续装置。这种气路设计涡轮不但具有加压功能，同时也强有力的对气体进行了混合。

由于空气和氧气是在涡轮内进行混合，为保证混合后氧浓度不变，涡轮需具备抗氧化功能，所使用的的材料必须具备富氧运行的条件，因此大幅度提高了产品的成本。

第二，涡轮设置在空气支路上，空气经涡轮加压后再与氧气混合；以中国专利CN105963837A-一种空氧混合控制的呼吸机及控制方法为例，氧气从高压气源流出，经过过滤器、比例阀、流量计后进入空氧混合室待用；空气从大气中引入，经过过滤器、涡轮、流量计后进入空氧混合室与空气进行混合。

空气经涡轮加压后再与氧气混合，不需要涡轮具备抗氧化功能，这样对涡轮的要求大幅度降低，可以大幅度降低产品成本。但是这种气路有着非常大的缺点：当所需氧浓度为95-100％时，涡轮的空气输出流量基本为0，然而为了维持后端的压力，涡轮必须继续运行，在这种状态下气流不流出，涡轮继续运转，会产生较多的热量，损坏涡轮，鉴于这种原因，上述气路长时间工作在氧浓度接近100％的状态下，对机器有较大的损伤。

此外，两种气路还有一个共同缺点：在小流量的状态下(包括空气支路小流量、氧气支路小流量、混合后管路小流量中的一种或多种)，氧浓度无法精确控制。

因此，如何提供一种全部或部分解决上述技术问题的高流量湿化器是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种新型空氧混合气路，可用于空氧混合器和高流量湿化器，包括：

氧气支路，所述氧气支路上沿其氧气入口至氧气出口方向依次设置有第一压力传感器、比例阀和第一放气支路；所述第一放气支路一端与所述氧气支路连通，另一端为第一放气孔，所述第一放气支路上设置有第一通断阀；

空气支路，所述空气支路上沿其空气入口至空气出口方向依次设置有涡轮、第二压力传感器和第二放气支路；所述第二放气支路一端与所述空气支路连通，另一端为第二放气孔；

混合气体管路，所述氧气支路和所述空气支路汇流至所述混合气体管路的一端，所述氧气支路的出口和所述空气支路的出口与所述混合气体管路连通。

上述氧气入口一般连通高压氧气源，可以连接高压氧气瓶也可以连接医院墙氧。高压氧气瓶经过瓶口压力调节阀调节压力，一般允许有较高的压力输出，医院墙氧相对输出压力较低，因此，对于氧源的入口压力，要考虑压力的波动带来的系统影响。入口压力设计参数一般0.2-0.7MPa，并结合医疗器械设计标准和实际使用环境，进行参数调整。

进一步的，所述第二放气支路上设置有第二通断阀。当第二放气支路设置通断阀时，其放气管路的管径可以设计的稍大些，当所需空气流量较小时，可以开启第二通断阀，当所需空气流量较大时，可以关闭第二通断阀。

进一步的，所述第二放气孔上设置有恒流量阀门。当第二放气支路设置恒流量阀门时，无论引入的空气为高压空气还是低压空气，第二放气支路的放气流量都比较稳定，放气效果和流量控制效果较好。

进一步的，所述氧气入口和所述第一压力传感器之间的氧气支路上设置有第一过滤器，所述空气入口和所述第二压力传感器之间的空气支路上设置有第二过滤器。

第一过滤器主要是针对氧气进行再过滤功能，以保证设备的正常运行，第二过滤器的作用是筛掉空气中较大的粉尘颗粒，防止阀门被粉尘卡漏气的情况发生；过滤器的过滤精度要配合后续比例阀和单向阀的要求。过滤器过滤效果直接影响着后面比例阀和单向阀的正常工作。

通过第一压力传感器检测氧气入口的压力是否在合格的参数之内，同时，第一压力传感器实时检测压力数据，为后面的比例阀流量调节提供重要参数。

比例阀的功能主要是调节流量，按照设备参数设定的氧浓度，比例阀再参考涡轮端的空气流量，匹配精确的氧浓度所需要的流量。

进一步的，所述第一放气支路和所述氧气出口之间设置有第一稳流器，所述第二放气支路和所述空气出口之间设置有第二稳流器。

进一步的，所述第一放气支路和所述氧气出口之间设置有第一流量计，所述第二放气支路和所述空气出口之间设置有第二流量计。

进一步的，所述第一流量计包括：节流组件，测量管路，第三通断阀和压差传感器，所述节流组件设置在所述氧气支路上，所述测量管路两端均与所述氧气支路连通，所述压差传感器设置在所述测量管路上。

稳流器可以是多孔介质、也可以是一段管路甚或其他能够使气流均匀稳定的稳流器，经过稳流器的氧气和空气便于流量计测得更加精确的结果。

在流量计中，节流组件的作用是让气流产生变化，产生与流量相关的压差，压差传感器检测压差，反算出流量大小。

压差传感器使用热式流量传感器，这种传感器是在压差的作用下有一股气流从传感器流过，传感器通过感知温度变化，计算出压差大小。压差传感器测量管路上配有第三通断阀。通常，经过一段时间的运行，传感器的零点容易差生波动，这种情况下，小流量测量会产生异常情况，因此，在运行一段时间后，需要对设备进行校零工作。校零时，第三通断阀关闭，阻断小股气流通过传感器，传感器应该处于零点。读取传感器的数字信号值，这个值就是新的零点。然后第三通断阀开启，设备恢复常规工作。通断阀可以配备带位置保持功能的自锁阀，也就是无论保持开启还是关闭，都不需要耗电，也可以配备常开电磁阀，这样仅需要在校零的极短时间内进行关闭耗电，日常保持开启状态。优选的，所述第三通断阀的数量为0-2个。

进一步的，在靠近所述氧气出口的位置设置有第一单向阀，在靠近所述空气出口的位置设置有第二单向阀。

单向阀的配备，主要是设备可靠性的考虑，在设备工况出现异常或者流量计无法检测反向流量的时候，避免空气端的流量从氧路经过放气支路跑出，造成流量不精确。

进一步的，所述混合气体管路上设置有第三压力传感器、加湿器和温度传感器。

空氧混合后由第三压力传感器进行压力测量，并经过空气加湿器，温度传感器，将合格高质量的气体送入病人端。

本发明相比于现有的高流量湿化器具有以下有益效果：

1、当氧气支路出口为小流量输出时，氧气入口仍然可以引入较高流量的氧气，通过第一放气支路以及第一通断阀控制氧气的放气比例，氧气经过第一放气支路后形成小流量氧气流并通过氧气支路出口输出，实现氧气浓度的精确控制。

2、空气支路上设置有第二放气支路，一方面，当所需空气量较小时，可以实现空气入口引入较高流量的空气，空气出口输出小流量空气，实现了氧浓度95％以上时涡轮继续运转且不受损的技术效果。

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附图为本发明提供的结构示意图。

其中，1-氧气入口，2-氧气出口，3-第一压力传感器，4-比例阀，5-第一放气支路，6-第一通断阀，7-空气入口，8-空气出口，9-第二压力传感器，10-第二放气支路，11-第一放气孔，12-第二放气孔，13-混合气体管路，14-第一过滤器，15-第二过滤器，16-第一稳流器，17-第二稳流器，18-第一流量计，1801-节流组件，1802-测量管路，1803-第三通断阀，1804-压差传感器，19-第二流量计，20-第一单向阀，21-第二单向阀，22-第三压力传感器，23-加湿器，24-温度传感器，25-涡轮。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，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。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本发明实施例公开了一种新型空氧混合气路，包括：氧气支路，氧气支路上沿其氧气入口1至氧气出口2方向依次设置有第一压力传感器3、比例阀4和第一放气支路5；第一放气支路5一端与氧气支路连通，另一端为第一放气孔11，第一放气支路5上设置有第一通断阀6；空气支路，空气支路上沿其空气入口7至空气出口8方向依次设置有涡轮25、第二压力传感器9和第二放气支路10；第二放气支路10一端与空气支路连通，另一端为第二放气孔12；混合气体管路13，氧气支路和空气支路汇流至混合气体管路13的一端，氧气支路的出口和空气支路的出口与混合气体管路13连通。

在一些实施例中，氧气入口1一般连通高压氧气源，可以连接高压氧气瓶也可以连接医院墙氧。入口压力设计参数一般0.2-0.7MPa，并结合医疗器械设计标准和实际使用环境，进行参数调整。

在一些实施例中，第二放气支路10上设置有第二通断阀或在第二放气孔12上设置有恒流量阀门。

在一些实施例中，氧气入口1和第一压力传感器3之间的氧气支路上设置有第一过滤器14，空气入口7和第二压力传感器9之间的空气支路上设置有第二过滤器15。

在一些实施例中，第一放气支路5和氧气出口2之间设置有第一稳流器16，第二放气支路10和空气出口8之间设置有第二稳流器17。

在一些实施例中，第一放气支路5和氧气出口2之间设置有第一流量计18，第二放气支路10和空气出口8之间设置有第二流量计19。

在一些实施例中，第一流量计18包括：节流组件1801，测量管路1802，第三通断阀1803和压差传感器1804，节流组件1801设置在氧气支路上，测量管路1802两端均与氧气支路连通，压差传感器1804设置在测量管路1802上，第三通断阀1803的数量优选为0-2个。

在一些实施例中，在靠近氧气出口2的位置设置有第一单向阀20，在靠近空气出口8的位置设置有第二单向阀21。

在一些实施例中，混合气体管路13上设置有第三压力传感器22、加湿器23和温度传感器24。

具体工作过程如下：

①氧气支路

氧气从从高压气源进入氧气入口1，而后依次经过第一过滤器14、第一压力传感器3和比例阀4，对氧气进行过滤、压力测量以及按照预设的氧气浓度匹配精确的流量；

随后氧气进行分流，一部分进入第一放气支路5，当设备设定的参数要求氧气支路提供较小流量的时候，并且按照这个设定，比例阀4无法提供较高精度以及非正常工作范围时，第一通断阀6开启，此时部分氧气从第一放气孔11排出；当设备设定的参数要求氧气支路提供较大流量或正常流量时，第一通断阀6关闭，此时第一放气支路5关闭。另一部分继续沿常规氧气支路流向第一稳流器16，而后依次经过第一流量计18和第一单向阀20，从氧气出口2汇流至混合气体管路13。

②空气支路

空气从大气中引入空气入口7，而后依次经过第二过滤器15和涡轮25，对空气进行过滤和加压；

随后空气进行分流，当设备设定的参数要求空气支路提供较小流量的时候，涡轮25继续运转并提供正常空气流量，一部分空气进入第二放气支路10并由第二放气孔12排放至大气，另一部分沿常规空气支路管路流向第二稳流器17，而后依次经过第二流量计19和第二单向阀21，从空气出口8汇流至混合气体管路13。

③混合气体管路13

空气和氧气汇流后一并流向混合气体管路13的出口位置，也就是向病人供给的一端，依次经过第三压力传感器22、加湿器23和温度传感器24，流向病人供给端的过程中，空气与氧气充分混合，达到预设氧气比例。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种新型空氧混合气路，其特征在于，包括：

氧气支路，所述氧气支路上沿其氧气入口(1)至氧气出口(2)方向依次设置有第一压力传感器(3)、比例阀(4)和第一放气支路(5)；所述第一放气支路(5)一端与所述氧气支路连通，另一端为第一放气孔(11)，所述第一放气支路(5)上设置有第一通断阀(6)；

空气支路，所述空气支路上沿其空气入口(7)至空气出口(8)方向依次设置有涡轮(25)、第二压力传感器(9)和第二放气支路(10)；所述第二放气支路(10)一端与所述空气支路连通，另一端为第二放气孔(12)；

混合气体管路(13)，所述氧气支路和所述空气支路汇流至所述混合气体管路(13)的一端，所述氧气支路的出口和所述空气支路的出口均与所述混合气体管路(13)连通。

2.根据权利要求1所述的一种新型空氧混合气路，其特征在于，所述第二放气支路(10)上设置有第二通断阀。

3.根据权利要求1所述的一种新型空氧混合气路，其特征在于，所述第二放气孔(12)上设置有恒流量阀门。

4.根据权利要求1所述的一种新型空氧混合气路，其特征在于，所述氧气入口(1)和所述第一压力传感器(3)之间的氧气支路上设置有第一过滤器(14)，所述空气入口(7)和所述第二压力传感器(9)之间的空气支路上设置有第二过滤器(15)。

5.根据权利要求1所述的一种新型空氧混合气路，其特征在于，所述第一放气支路(5)和所述氧气出口(2)之间设置有第一稳流器(16)，所述第二放气支路(10)和所述空气出口(8)之间设置有第二稳流器(17)。

6.根据权利要求1所述的一种新型空氧混合气路，其特征在于，所述第一放气支路(5)和所述氧气出口(2)之间设置有第一流量计(18)，所述第二放气支路(10)和所述空气出口(8)之间设置有第二流量计(19)。

7.根据权利要求6所述的一种新型空氧混合气路，其特征在于，所述第一流量计(18)包括：节流组件(1801)，测量管路(1802)，第三通断阀(1803)和压差传感器(1804)，所述节流组件(1801)设置在所述氧气支路上，所述测量管路(1802)两端均与所述氧气支路连通，所述压差传感器(1804)设置在所述测量管路(1802)上。

8.根据权利要求7所述的一种新型空氧混合气路，其特征在于，所述第三通断阀(1803)的数量为0-2个。

9.根据权利要求1所述的一种新型空氧混合气路，其特征在于，在靠近所述氧气出口(2)的位置设置有第一单向阀(20)，在靠近所述空气出口(8)的位置设置有第二单向阀(21)。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种新型空氧混合气路，其特征在于，所述混合气体管路(13)上设置有第三压力传感器(22)、加湿器(23)和温度传感器(24)。

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