CN219332821U - 一种气体流量检测装置及通气治疗设备 - Google Patents

一种气体流量检测装置及通气治疗设备 Download PDF

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Abstract

本实用新型实施例公开了一种气体流量检测装置及通气治疗设备，涉及医疗器械技术领域，气流通道沿自身长度方向设置有至少两个检测孔，两个检测孔均与传感器模块气路连通；气阻模块定位于气流通道中，且位于两个检测口之间；气阻模块包括壳体，壳体的外壁与气流通道的内壁贴合；壳体的内壁围成一过气通道，过气通道内设置有滤网结构，滤网结构与壳体的内壁连接；滤网结构包括用于阻气的实体部分以及由实体部分分隔出的多个通气区域。通过设置滤网结构，在过流断面上增加气流与实体部分接触的长度，降低了雷诺系数，则降低了气流紊流的风险，增强了气流稳定度，避免气流突变造成数据不准确的问题，进而提高了流量的测量精度。

Description

一种气体流量检测装置及通气治疗设备
技术领域
本实用新型涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种气体流量检测装置及通气治疗设备。
背景技术
目前，呼吸机已被广泛地应用在临床治疗和医院抢救中。呼吸机在使用过程中，需要采集流量数据，结合患者的实际呼吸情况，对呼吸机的出气量进行控制，以保证治疗效果和舒适度。
现有技术中，通常在呼吸机的气道内设置气阻模块，利用差压传感器获取气阻模块两端的气体压差，从而得出呼吸机的流量数据。当呼吸机的流量较小时，例如在儿童模式下，采用现有的气阻模块检测流量数据时，存在气阻模块输出信号较小，信噪比较低的问题，导致测量得到的流量数据精度较低。
实用新型内容
本实用新型提供一种气体流量检测装置及通气治疗设备，旨在解决采用现有的气阻模块测量呼吸机流量时，存在测量数据精度较低的问题。
第一方面，本实用新型实施例公开了一种气体流量检测装置，包括：气流通道、传感器模块以及气阻模块；
所述气流通道沿自身长度方向设置有至少两个检测孔，两个所述检测孔均与所述传感器模块气路连通；
所述气阻模块定位于所述气流通道中，且位于两个所述检测孔之间；
所述气阻模块包括壳体，所述壳体的外壁与所述气流通道的内壁贴合；
所述壳体的内壁围成一过气通道，所述过气通道内设置有滤网结构，所述滤网结构与所述壳体的内壁连接；
所述滤网结构包括用于阻气的实体部分以及由所述实体部分分隔出的多个通气区域。
可选地，所述壳体外壁的横截面和所述壳体内壁的横截面均为圆形；
所述实体部分包括多个平行设置的第一气阻单元，所述第一气阻单元的两端分别与所述壳体的内壁连接；
相邻的所述第一气阻单元间隔设置，以分隔出多个所述通气区域。
可选地，相邻的所述第一气阻单元间隔距离相同。
可选地，所述实体部分还包括至少一个第二气阻单元；
至少一个所述第二气阻单元与多个所述第一气阻单元交叉设置；
所述第二气阻单元的两端分别与所述壳体的内壁连接；
所述第一气阻单元、所述第二气阻单元以及所述壳体内壁共同分隔出多个所述通气区域。
可选地，所述第一气阻单元与所述第二气阻单元互相垂直。
可选地，所述壳体外壁的横截面为圆形，所述壳体内壁的横截面为矩形；
所述实体部分包括多个平行设置的第三气阻单元，所述第三气阻单元的两端分别与所述壳体的内壁连接；
相邻的所述第三气阻单元间隔设置，以分隔出多个所述通气区域。
可选地，所述实体部分还包括至少一个第四气阻单元；
至少一个所述第四气阻单元与多个所述第三气阻单元交叉设置；
所述第四气阻单元的两端分别与所述壳体的内壁连接；
所述第三气阻单元、所述第四气阻单元以及所述壳体内壁共同分隔出多个所述通气区域。
可选地，所述滤网结构包括冲孔板，所述冲孔板的周侧与所述壳体的内壁连接；
所述冲孔板上开设有多个镂空孔，每个所述镂空孔对应一个所述通气区域，多个所述镂空孔被所述实体部分所分隔。
可选地，所述镂空孔的横截面为圆形，多个所述镂空孔在所述冲孔板上均匀分布。
第二方面，本实用新型实施例还公开了一种通气治疗设备，包括上述的气体流量检测装置。
本实用新型实施例中，气体流量检测装置包括气流通道、传感器模块以及气阻模块；气流通道沿自身长度方向设置有至少两个检测孔，两个检测孔均与传感器模块气路连通；气阻模块定位于气流通道中，且位于两个检测口之间；气阻模块包括壳体，壳体的外壁与气流通道的内壁贴合；壳体的内壁围成一过气通道，过气通道内设置有滤网结构，滤网结构与壳体的内壁连接；滤网结构包括用于阻气的实体部分以及由实体部分分隔出的多个通气区域。通过设置滤网结构，在过流断面上增加气流与实体部分接触的长度，降低了雷诺系数，则降低了气流紊流的风险，增强了气流稳定度，避免气流突变造成数据不准确的问题，进而提高了流量的测量精度。并且，无需改变气阻大小，可兼容儿童模式的低流量场景和成人模式的高流量场景，提升了通气治疗设备的使用广度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本实用新型实施例中所述的气阻模块与气流通道装配结构示意图之一；
图2示出了本实用新型实施例中所述的气阻模块与气流通道装配结构示意图之二；
图3示出了本实用新型实施例中所述的气体流量检测装置结构示意图；
图4示出了本实用新型实施例中所述的气阻模块结构示意图之一；
图5示出了本实用新型实施例中所述的气阻模块结构示意图之二；
图6示出了本实用新型实施例中所述的气阻模块结构示意图之三；
图7示出了本实用新型实施例中所述的气阻模块结构示意图之四；
图8示出了本实用新型实施例中所述的气阻模块结构示意图之五。
附图标记说明
10-气流通道；101-检测孔；20-传感器模块；30-气阻模块；301-壳体；302-滤网结构；303-实体部分；304-通气区域；305-第一气阻单元；306-第二气阻单元；307-第三气阻单元；308-第四气阻单元；309-镂空孔；310-冲孔板。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
参照图1至图8所示，本实用新型实施例公开了一种气体流量检测装置，包括：气流通道10、传感器模块20以及气阻模块30；所述气流通道10沿自身长度方向设置有至少两个检测孔101，两个所述检测孔101均与所述传感器模块20气路连通；所述气阻模块30定位于所述气流通道10中，且位于两个所述检测孔101之间；所述气阻模块30包括壳体301，所述壳体301的外壁与所述气流通道10的内壁贴合；所述壳体301的内壁围成一过气通道，所述过气通道内设置有滤网结构302，所述滤网结构302与所述壳体301的内壁连接；所述滤网结构302包括用于阻气的实体部分303以及由所述实体部分303分隔出的多个通气区域304。
具体而言，气流通道10的两端分别连通呼吸机风机出风口和患者端，以将呼吸机所产生的增压气体传输至患者端。气流通道10沿自身长度方向设置有至少两个检测孔101，两个检测孔101分别位于气流的上游和下游。气阻模块30定位于气流通道10中，且位于两个检测孔101之间，气阻模块30与气流通道10可以为分体式结构，气阻模块30可分离的放置在气流通道10内，也可以为一体式结构固定于气流通道10内。
当气流通道10通气时，气流通过气阻模块30，在气阻模块30两端的检测孔101之间则产生了压力差，传感器模块20分别与两个检测孔101气路连通，即可获取两个检测孔101之间的压力差，进而测量出呼吸机的流量。
气阻模块30包括壳体301，壳体301的外壁与气流通道10的内壁贴合，例如气流通道10内壁的横截面为圆形，对应地，壳体301外壁的横截面也为圆形。壳体301的内壁围成一过气通道，过气通道与气流通道10同轴设置。过气通道内设置有滤网结构302，滤网结构302与壳体301的内壁连接，滤网结构302包括用于阻气的实体部分303以及由实体部分303分隔出的多个通气区域304，气流可经通气区域304通过气阻模块30，实体部分303与壳体301的内壁可采用分体式结构，也可采用一体式结构。
气阻指固体介质阻碍气流流动的能力。壳体301的外壁管径一定的情况下，固体介质面积越大则通气面积越小，对应气阻越大；反之则气阻越小。
流体力学中采用雷诺系数Re体现气流的变化情况：
Figure BDA0004015273840000051
圆管雷诺系数如公式(1)所示，式中v、d、μ分别为流速、管径和流体的运动粘度。实验表明，圆管流动由紊流转变为层流的临界雷诺系数Re≈2300，是相当稳定的，而从层流转变为紊流的临界雷诺系数与实验环境有关，一般在4000-20000之间变化，故而取Re＝2300作为流动形态的判别依据。当Re<2300时为层流，Re>2300时为紊流。
针对现有技术中的圆管结构的气阻，圆柱形管壁所围成的区域为通气区域304，用于流过气体，管壁用于阻气。依据公式(1)，可通过减小流速v或管径d降低雷诺系数，但是这将降低呼吸机输出流量或增大风机负荷，无法满足高流量使用场景，也容易造成风机损坏，不利于提升呼吸机的使用广度和耐久度。
对于非圆管中的流动，雷诺系数中的特征长度d可用水力半径R，如公式(2)所示。
Figure BDA0004015273840000061
这里A为过流断面面积，x为过流断面上实体部分303加上壳体301内壁与流体接触的长度，称为湿周。结合公式(1)，对应雷诺系数如公式(3)所示。
Figure BDA0004015273840000062
实际气阻设计中可降低雷诺系数Re，让气流处于层流状态，提高气流测量精度。标况下空气的运动粘度为μ＝14.8*10-6m2/s。
若气阻模块30为非圆形气阻，依据公式(3)，可通过降低流速v或减小断面面积A、增大湿周x降低雷诺系数，而降低流速和减小断面面积都会带来负面效应。
因此，在本实用新型实施例中，在保障气阻不变的前提下，改变气阻形状，将通气截面由圆形更改为矩形结构或滤网结构302，通过增大湿周x的方式以降低雷诺系数，能够降低气流紊流的风险，增强了气流稳定度，避免气流突变造成数据不准确的问题，进而提高了流量的测量精度。
可选地，参照图4所示，所述壳体301外壁的横截面和所述壳体301内壁的横截面均为圆形；所述实体部分303包括多个平行设置的第一气阻单元305，所述第一气阻单元305的两端分别与所述壳体301的内壁连接；相邻的所述第一气阻单元305间隔设置，以分隔出多个所述通气区域304。
具体而言，在本实用新型的一种实施例中，气阻模块30中壳体301外壁的横截面和壳体301内壁的横截面均为圆形，形成圆筒形状的气体检测通道，滤网结构302设置于该气体检测通道内。滤网结构302的实体部分303包括多个平行设置的第一气阻单元305，多个第一气阻单元305在壳体301的横截面上平行排布。第一气阻单元305可以为矩形阻气板，阻气板的长度方向与壳体301横截面的径向平行，阻气板的宽度不大于两个检测孔101之间的距离。第一气阻单元305的两端分别与壳体301的内壁连接，具体可采用粘接、卡接、焊接等方式实现固定，也可采用一体成型的方式制作壳体301和第一气阻单元305，结构强度更好。第一气阻单元305的数量以及厚度可以根据壳体301的尺寸、气阻设计大小以及通气面积进行选择。
相邻的第一气阻单元305间隔设置，以分隔出多个通气区域304。在气流通过滤网结构302时，第一气阻单元305与气流之间存在接触面，从而能够增大湿周，降低雷诺系数以降低气流紊流的风险，增强了气流稳定度，避免气流突变造成数据不准确的问题，进而提高了流量的测量精度。
可选地，参照图4所示，相邻的所述第一气阻单元305间隔距离相同。
具体而言，相邻的第一气阻单元305间隔距离相同，从而能够分隔出多个高度一致的通气区域304，高度方向即为相邻第一气阻单元305的垂直连线方向。当气流通过多个高度一致的通气区域304时，均匀性更好，进一步提升了流量测量精度。
可选地，参照图5所示，所述实体部分303还包括至少一个第二气阻单元306；至少一个所述第二气阻单元306与多个所述第一气阻单元305交叉设置；所述第二气阻单元306的两端分别与所述壳体301的内壁连接；所述第一气阻单元305、所述第二气阻单元306以及所述壳体301内壁共同分隔出多个所述通气区域304。
具体而言，第二气阻单元306与多个第一气阻单元305交叉设置，形成格网结构，能够对多个第一气阻单元305实现加固，避免出现由于气流冲击产生振动的问题。同时，在保障通气面积不变的前提下，可以减小单个气阻单元迎风面的面积，增加气阻单元数量，也即增加气阻单元迎风面的数量，也可降低气流紊流风险，增强气流稳定度。
第二气阻单元306与第一气阻单元305以及壳体301内壁的连接方式可以为粘接、卡接、焊接等，也可采用一体成型的方式制作，结构强度更好。
可选地，参照图5所示，所述第一气阻单元305与所述第二气阻单元306互相垂直。
具体而言，互相垂直的第一气阻单元305和第二气阻单元306所分隔出的多个通气区域304中，面积相等的通气区域304的数量较多，有利于提升通过气流的稳定性。
可选地，参照图6所示，所述壳体301外壁的横截面为圆形，所述壳体301内壁的横截面为矩形；所述实体部分303包括多个平行设置的第三气阻单元307，所述第三气阻单元307的两端分别与所述壳体301的内壁连接；相邻的所述第三气阻单元307间隔设置，以分隔出多个所述通气区域304。
具体而言，在本实用新型的另一种实施例中，气阻模块30中壳体301外壁的横截面为圆形，壳体301内壁的横截面为矩形，形成矩形的气体检测通道，滤网结构302设置于该气体检测通道内。在通气面积相同的前提下，矩形横截面相较于圆形横截面周长更大，从而能够增大湿周，降低雷诺系数。
滤网结构302的实体部分303包括多个平行设置的第三气阻单元307，多个第三气阻单元307在壳体301的横截面上平行排布，具体可以沿矩形横截面的长度或宽度方向排布，也可沿矩形横截面的对角线方向排布。第三气阻单元307可以为矩形阻气板，阻气板的长度方向与矩形横截面的长度或宽度方向平行，也可与矩形横截面的对角线方向平行；阻气板的宽度不大于两个检测孔101之间的距离。第三气阻单元307的两端分别与壳体301的内壁连接，具体可采用粘接、卡接、焊接等方式实现固定，也可采用一体成型的方式制作壳体301和第三气阻单元307，结构强度更好。第三气阻单元307的数量以及厚度可以根据壳体301的尺寸、气阻设计大小以及通气面积进行选择。
相邻的第三气阻单元307间隔设置，以分隔出多个通气区域304。在气流通过滤网结构302时，第三气阻单元307与气流之间存在接触面，从而能够增大湿周，降低雷诺系数以降低气流紊流的风险，增强了气流稳定度，避免气流突变造成数据不准确的问题，进而提高了流量的测量精度。
可选地，参照图7所示，所述实体部分303还包括至少一个第四气阻单元308；至少一个所述第四气阻单元308与多个所述第三气阻单元307交叉设置；所述第四气阻单元308的两端分别与所述壳体301的内壁连接；所述第三气阻单元307、所述第四气阻单元308以及所述壳体301内壁共同分隔出多个所述通气区域304。
具体而言，第四气阻单元308与多个第三气阻单元307交叉设置，形成格网结构，能够对多个第三气阻单元307实现加固，避免出现由于气流冲击产生振动的问题。同时，在保障通气面积不变的前提下，可以减小单个气阻单元迎风面的面积，增加气阻单元数量，也即增加气阻单元迎风面的数量，也可降低气流紊流风险，增强气流稳定度。
第四气阻单元308与第三气阻单元307以及壳体301内壁的连接方式可以为粘接、卡接、焊接等，也可采用一体成型的方式制作，结构强度更好。
另外，第三气阻单元307和第四气阻单元308优选垂直排布，所分隔出的多个通气区域304中，面积相等的通气区域304的数量较多，有利于提升通过气流的稳定性。
可选地，参照图8所示，所述滤网结构302包括冲孔板310，所述冲孔板310的周侧与所述壳体301的内壁连接；所述冲孔板310上开设有多个镂空孔309，每个所述镂空孔309对应一个所述通气区域304，多个所述镂空孔309被所述实体部分303所分隔。
具体而言，在本实用新型的再一种实施例中，滤网结构302由冲孔板310构成，冲孔板310的形状可以为圆形、矩形等，冲孔板310的周侧与壳体301的内壁连接，具体的连接方式可以为粘接、焊接、卡接等，亦可采用一体成型的工艺在壳体10内形成上述冲孔板310。冲孔板310上开设有多个镂空孔309，镂空孔309的形状可以为圆形、矩形、多边形等，镂空孔309的数量可以根据实际需求进行选择。每个镂空孔309对应一个通气区域304，冲孔板310上除镂空孔309以外的区域即为实体部分303，多个镂空孔309被实体部分303所分隔。在通气时，每个镂空孔309的孔周均与气流接触，能够增大湿周，降低雷诺系数以降低气流紊流的风险，增强了气流稳定度，避免气流突变造成数据不准确的问题，进而提高了流量的测量精度。
可选地，参照图8所示，所述镂空孔309的横截面为圆形，多个所述镂空孔309在所述冲孔板310上均匀分布。
具体而言，镂空孔309的横截面为圆形，采用圆形镂空孔，气流通过时更加顺畅。镂空孔309在冲孔板310上均匀分布，从而能够保证气流被多个镂空孔309均匀分隔，均匀性更好，有利于提升气流稳定性，进一步提升了流量测量精度。
本实用新型实施例还公开了一种通气治疗设备，包括上述的气体流量检测装置。
具体而言，通气治疗设备可以包括呼吸机、高流量湿化氧疗仪等设备，气体流量检测装置内置于呼吸机或高流量湿化氧疗仪的通气管路中，从而实现流量检测。除此之外，通气治疗设备还可以包括控制器，控制器用于控制通气治疗设备的出气量、工作时间等，控制器可以是电子设备，也可以是电子设备中的部件，例如集成电路或芯片。该电子设备可以是终端，也可以为除终端之外的其他设备。示例性的，电子设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、移动上网装置、机器人、可穿戴设备等，本实用新型实施例不作具体限定。
在本实用新型实施例中，通气治疗设备采用上述的气体流量检测装置，气体流量检测装置包括气流通道10、传感器模块20以及气阻模块30；气流通道10沿自身长度方向设置有至少两个检测孔101，两个检测孔101均与传感器模块20气路连通；气阻模块30定位于气流通道10中，且位于两个检测口之间；气阻模块30包括壳体301，壳体301的外壁与气流通道10的内壁贴合；壳体301的内壁围成一过气通道，过气通道内设置有滤网结构302，滤网结构302与壳体301的内壁连接；滤网结构302包括用于阻气的实体部分303以及由实体部分303分隔出的多个通气区域304。通过设置滤网结构302，在过流断面上增加气流与实体部分303接触的长度，降低了雷诺系数，则降低了气流紊流的风险，增强了气流稳定度，避免气流突变造成数据不准确的问题，进而提高了流量的测量精度。并且，无需改变气阻大小，可兼容儿童模式的低流量场景和成人模式的高流量场景，提升了通气治疗设备的使用广度。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (10)

1.一种气体流量检测装置，其特征在于，包括：气流通道、传感器模块以及气阻模块；
所述气流通道沿自身长度方向设置有至少两个检测孔，两个所述检测孔均与所述传感器模块气路连通；
所述气阻模块定位于所述气流通道中，且位于两个所述检测孔之间；
所述气阻模块包括壳体，所述壳体的外壁与所述气流通道的内壁贴合；
所述壳体的内壁围成一过气通道，所述过气通道内设置有滤网结构，所述滤网结构与所述壳体的内壁连接；
所述滤网结构包括用于阻气的实体部分以及由所述实体部分分隔出的多个通气区域。
2.根据权利要求1所述的气体流量检测装置，其特征在于，所述壳体外壁的横截面和所述壳体内壁的横截面均为圆形；
所述实体部分包括多个平行设置的第一气阻单元，所述第一气阻单元的两端分别与所述壳体的内壁连接；
相邻的所述第一气阻单元间隔设置，以分隔出多个所述通气区域。
3.根据权利要求2所述的气体流量检测装置，其特征在于，相邻的所述第一气阻单元间隔距离相同。
4.根据权利要求2所述的气体流量检测装置，其特征在于，所述实体部分还包括至少一个第二气阻单元；
至少一个所述第二气阻单元与多个所述第一气阻单元交叉设置；
所述第二气阻单元的两端分别与所述壳体的内壁连接；
所述第一气阻单元、所述第二气阻单元以及所述壳体内壁共同分隔出多个所述通气区域。
5.根据权利要求4所述的气体流量检测装置，其特征在于，所述第一气阻单元与所述第二气阻单元互相垂直。
6.根据权利要求1所述的气体流量检测装置，其特征在于，所述壳体外壁的横截面为圆形，所述壳体内壁的横截面为矩形；
所述实体部分包括多个平行设置的第三气阻单元，所述第三气阻单元的两端分别与所述壳体的内壁连接；
相邻的所述第三气阻单元间隔设置，以分隔出多个所述通气区域。
7.根据权利要求6所述的气体流量检测装置，其特征在于，所述实体部分还包括至少一个第四气阻单元；
至少一个所述第四气阻单元与多个所述第三气阻单元交叉设置；
所述第四气阻单元的两端分别与所述壳体的内壁连接；
所述第三气阻单元、所述第四气阻单元以及所述壳体内壁共同分隔出多个所述通气区域。
8.根据权利要求1所述的气体流量检测装置，其特征在于，所述滤网结构包括冲孔板，所述冲孔板的周侧与所述壳体的内壁连接；
所述冲孔板上开设有多个镂空孔，每个所述镂空孔对应一个所述通气区域，多个所述镂空孔被所述实体部分所分隔。
9.根据权利要求8所述的气体流量检测装置，其特征在于，所述镂空孔的横截面为圆形，多个所述镂空孔在所述冲孔板上均匀分布。
10.一种通气治疗设备，其特征在于，包括：权利要求1-9任一项所述的气体流量检测装置。
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