CN220983109U - 一种静态高效气液平衡装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及医疗设备领域，一种静态高效气液平衡装置，包括容器，由石英或玻璃材质制成，其内部用于盛放蛋白溶液，容器中盛放蛋白溶液的部分为液体测量室，其余部分为辅助气液平衡室；主气液平衡室，设置在容器对应辅助气液平衡室位置的上方，所述主气液平衡室的下端和辅助气液平衡室的顶部连通；液体平衡系统，通过液体回流管路连通液体测量室和主气液平衡室，且所述液体回流管路上设置有用于驱动蛋白溶液回流到主气液平衡室内的蠕动泵；气体平衡系统，通过气体回流管路连通主气液平衡室和辅助气液平衡室；供气系统，通过管路与所述主气液平衡室连通，并用于对主气液平衡室输送含有氧气和保护气体的混合气体，该装置用于测量血氧饱和度。
Description
技术领域
本实用新型涉及医疗设备领域，特别是一种静态高效气液平衡装置。
背景技术
血液中的O2以溶解的和结合的两种形式存在。溶解的量极少，仅占血液总O2含量的约1.5%，结合的占 98.5%左右。O2的结合形式是氧合血红蛋白（HbO2）。血红蛋白（hemoglobin,Hb）是红细胞内的色蛋白，它的分子结构特征使之成为极好的运O2工具。与氧气结合的Hb称为HbO2，占血液中总Hb的比例即为Hb饱和度，由于物理溶解的血氧含量微乎其微，因此通常将Hb饱和度代表血氧饱和度（SO2）。SO2与氧分压PO2直接相关，即PO2升高则SO2升高，PO2下降则SO2下降。
氧合血红蛋白HbO2可吸收可见红光（波长660nm）、血红蛋白Hb可吸收红外线(波长940nm),通过分别测定氧合血红蛋白HbO2和血红蛋白Hb的浓度即可计算血红蛋白Hb被氧饱和的程度即血氧饱和度（SO2）。
现有技术中也存在一些气液平衡装置使用在计算血红蛋白Hb被氧饱和的程度，即血氧饱和度的领域。一些设备将气体直接通入液体平衡产生气泡的情况，一些设备用磁子等搅动液体以加速混合所产生的液体扰动等情况，由于上述设备的气液平衡装置存在物理上的局限性，这些设备测量血氧饱和度的不够精确。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提出一种静态高效气液平衡装置，该装置通过优化气液平衡装置，达到更为精确测定血红蛋白的氧离曲线、以及氧饱和度的变化情况。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种静态高效气液平衡装置，包括
容器，由石英或玻璃材质制成，其内部用于盛放蛋白溶液，容器中盛放蛋白溶液的部分为液体测量室，其余部分为辅助气液平衡室，所述液体测量室内设置有第三气体电极，辅助气液平衡室内设置有第二气体电极和压力电极；
主气液平衡室，设置在容器对应辅助气液平衡室位置的上方，所述主气液平衡室的下端和辅助气液平衡室的顶部连通；
液体平衡系统，通过液体回流管路连通液体测量室和主气液平衡室，且所述液体回流管路上设置有用于驱动蛋白溶液回流到主气液平衡室内的蠕动泵；
气体平衡系统，通过气体回流管路连通主气液平衡室和辅助气液平衡室；
供气系统，通过管路与所述主气液平衡室连通，并用于对主气液平衡室输送含有氧气和保护气体的混合气体。
作为优选的，所述液体平衡系统的输出端为设置在主气液平衡室内部的液体喷嘴，且液体喷嘴垂向朝向所述主气液平衡室的下端和辅助气液平衡室的顶部的连通处。
作为优选的，所述主气液平衡室的下部具有用于聚拢蛋白溶液的结构。
作为优选的，所述主气液平衡室为倒置的锥形或倒置的梯形结构。
作为优选的，所述供气系统包括
第一气体罐，用于储存保护气体；
第二气体罐，用于储存氧气；
气体混流容器，通过管路与所述第一气体罐和第二气体罐连通，且气体混流容器通过管路与所述主气液平衡室连通。
作为优选的，所述气体混流容器内部具有第一气体电极，所述第一气体罐和第二气体罐与气体混流容器连通的管路上均具有调节阀，所述第一气体电极与所述调节阀电性连接，所述第一气体电极用于采集主气液平衡室内氧气的浓度以形成浓度信号，所述调节阀根据浓度信号调节调节阀门开度。
作为优选的，所述第一气体罐和第二气体罐均通过管路连接比例阀的两个输入端，所述比例阀的输出端通过管路与所述气体混流容器连通。
使用本实用新型的有益效果是：
本发明的静态高效气液平衡装置，将设定浓度的气体与待平衡的液体进行循环式平衡，为监测气液平衡的动态过程提供了一种气液平衡装置。该装置将气体在气体预混室进行混合后输送至气液平衡室，在气液平衡室实现气体和液体持续性平衡，气液平衡室的液体自液体测量室流出经蠕动泵输送至气液平衡室，该装置通过将液体回流与固定浓度的气体进行平衡，可监测平衡过程中液体性能的动态参数。
附图说明
图1为静态高效气液平衡装置的结构示意图。
图2为通过静态高效气液平衡装置测得的氧离曲线示意图。
附图标记包括：
10-容器，11-液体测量室，12-辅助气液平衡室，13-第三气体电极，14-第二气体电极，15-压力电极；
20-主气液平衡室，21-液体滴孔；
31-液体流出口，32-蠕动泵，33-液体回流管路，34-液体喷嘴；
41-气体出口，42-气体回流管路，43-液体进口；
51-第一气体罐，52-第二气体罐，53-比例阀，54-气体混流容器，55-第一气体电极，56-流量阀。
具体实施方式
为使本技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本技术方案进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而不是要限制本技术方案的范围。
如图1所示，本装置中的供气罐有两个，分别为第一气体罐51和第二气体罐52，第一气体罐51和第二气体罐52均通过管路连接比例阀53的两个输入端，比例阀53的输出端通过管路连接气体混流容器54，气体混流容器54在通过管路连接主气液平衡室20，气体混流容器54内设置第一气体电极55，气体混流容器54和主气液平衡室20之间的管路上设置流量阀56。
主气液平衡室20设置在容器10的上方，主气液平衡室20的底部和容器10的顶部通过液体滴孔21连通，容器10内盛放溶液，主气液平衡室20的顶部设置气体出口41和液体回流管路33，容器10对应下部的液体测量室11位置设置有液体流出口31、且容器10对应下部的液体测量室11位置设置有第三气体电极13，容器10上部对应辅助气液平衡室12处对应设置气体进口43第二气体电极14和压力电极15。
液体回流管路33两端分别连接液体流出口31和液体喷嘴34，液体回流管路33上设置蠕动泵32，蠕动泵32提供液体回流管路33也液体回流的动力。气体回流管路42两端分别连接气体出口41和气体进口43。
本装置中，第一气体罐51和第二气体罐52分别储存由高压气体，第一气罐中的额气体为氮气，第二气罐中的气体为氧气，其中第二气罐中所储存的氧气可以被视为观测气液平衡的主要气体。气体混流容器54提供氮气和氧气混合的空间。第一气体罐51和第二气体罐52均通过管路连接比例阀53的两个输入端，比例阀53的输出端通过管路与气体混流容器54连通。第一气体电极55设置在气体混流容器54内，第一气体电极55可以测量气体预混室中氧气体的浓度，该浓度可以作为调节比例阀53大小的依据。
气体平衡系统作为气体回路，包括气体出口41、气体回流管路42和液体进口43，该回路可实现将主气液平衡室20的气体回流至辅助气液平衡室12，该回流靠主气液平衡室20与辅助气液平衡室12之间的气体压力驱动。
主气液平衡室20为气体和液体的平衡提供了主要的空间，该空间上方有液体喷嘴34，可将回流来的液体进行分散，该空间下方有喷口，输出来自气体混流容器54的气体。在此空间下降的气体和上升的液体可进行充分平衡。
辅助气液平衡室12为气体和液体的进一步平衡提供了空间，包括液体滴孔21、压力电极15、第二气体电极14。液体滴孔21流下来自上方主气液平衡室20汇集的液体与气体回路中输送来的气体可再次进行平衡。压力电极15可监测该空间的气压，第二气体电极14可监测该空间中氧气的浓度。
液体平衡系统主要实现液体的小量化循环，包括液体流出口31、蠕动泵32、液体回流管路33、以及液体喷嘴34。蠕动泵32将液体由底部输送至本装置的上侧，经液体喷嘴34输出至主气液平衡室20，蠕动泵32流量可调节。
液体测量室11的材质为石英或玻璃，是储存液体的主要容器10，可以被用于观测液体的光学性能，如吸光值。液体测量室11中设置有第三气体电极13，可以实时监测液体中氧气的分压。
本实施例中，保护气体采用氮气，并储存在第一气体罐51中；被监测气体为氧气，并储存在第二气体罐52中；溶液采用蛋白溶液盛放在容器10中。
使用时，首先将蛋白溶液置于玻璃液体测量室11，准备氧气和氮气。第一气体罐51为氮气、第二气体罐52为氧气、调节比例阀53使气体预混室中氧气的浓度为0%，并开启蠕动泵32进行液体回流，直至位于液体测量室11中的第三气体电极13的浓度持续为零。关闭蠕动泵32。
测量过程中，调节比例阀53使气体预混室中氧气的浓度为21%，打开流量阀56使气体开始冲洗循环回路，气体经逸出孔流出，待辅助气液平衡室12中的第二气体电极14浓度分数稳定为21%时，开启蠕动泵32进行液体回流平衡，此时可使用光学测量装置如分光光度计测量该液体测量室11中吸光度（A660、A940）的实时变化，任意时刻血氧饱和度（SO2）可利用A660、A940吸光值计算得到，与此同时液体中的氧分压由第三气体电极13测得。
绘制测量结果，在蠕动泵32持续工作的过程中，由于主气液平衡室20中的氧气浓度是恒定的，少量来自测量室中的液体与气体进行混合的过程中，液体测量室11中血红蛋白溶液的氧分压逐步上升，通过实时测量氧分压浓度、氧饱和度即可建立氧离曲线，曲线如图2所示。
本装置采用回流液体与气体混合的方式，避免了将气体直接通入液体平衡产生气泡的情况，也避免了采用磁子等搅动液体以加速混合所产生的液体扰动等情况，使用石英或玻璃材质的液体测量室11可以对液体的吸光度等参数进行动态测量。
以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本技术内容的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本实用新型的构思，均属于本专利的保护范围。
Claims (7)
1.一种静态高效气液平衡装置，其特征在于：包括
容器，由石英或玻璃材质制成，其内部用于盛放蛋白溶液，容器中盛放蛋白溶液的部分为液体测量室，其余部分为辅助气液平衡室，所述液体测量室内设置有第三气体电极，辅助气液平衡室内设置有第二气体电极和压力电极；
主气液平衡室，设置在容器对应辅助气液平衡室位置的上方，所述主气液平衡室的下端和辅助气液平衡室的顶部连通；
液体平衡系统，通过液体回流管路连通液体测量室和主气液平衡室，且所述液体回流管路上设置有用于驱动蛋白溶液回流到主气液平衡室内的蠕动泵；
气体平衡系统，通过气体回流管路连通主气液平衡室和辅助气液平衡室；
供气系统，通过管路与所述主气液平衡室连通，并用于对主气液平衡室输送含有氧气和保护气体的混合气体。
2.根据权利要求1所述的静态高效气液平衡装置，其特征在于：所述液体平衡系统的输出端为设置在主气液平衡室内部的液体喷嘴，且液体喷嘴垂向朝向所述主气液平衡室的下端和辅助气液平衡室的顶部的连通处。
3.根据权利要求1所述的静态高效气液平衡装置，其特征在于：所述主气液平衡室的下部具有用于聚拢蛋白溶液的结构。
4.根据权利要求3所述的静态高效气液平衡装置，其特征在于：所述主气液平衡室为倒置的锥形或倒置的梯形结构。
5.根据权利要求1所述的静态高效气液平衡装置，其特征在于：所述供气系统包括
第一气体罐，用于储存保护气体；
第二气体罐，用于储存氧气；
气体混流容器，通过管路与所述第一气体罐和第二气体罐连通，且气体混流容器通过管路与所述主气液平衡室连通。
6.根据权利要求5所述的静态高效气液平衡装置，其特征在于：所述气体混流容器内部具有第一气体电极，所述第一气体罐和第二气体罐与气体混流容器连通的管路上均具有调节阀，所述第一气体电极与所述调节阀电性连接，所述第一气体电极用于采集主气液平衡室内氧气的浓度以形成浓度信号，所述调节阀根据浓度信号调节调节阀门开度。
7.根据权利要求6所述的静态高效气液平衡装置，其特征在于：所述第一气体罐和第二气体罐均通过管路连接比例阀的两个输入端，所述比例阀的输出端通过管路与所述气体混流容器连通。
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