基於氧氣自給的可攜式呼吸機的製作方法

2023-05-26 18:42:51

專利名稱：基於氧氣自給的可攜式呼吸機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種呼吸機，特別是涉及一種基於氧氣自給的可攜式呼吸機。屬於醫 療器械技術領域。
背景技術：
目前，臨床呼吸機系統需要外接中央供氣系統或氣瓶提供氧氣。但中央供氣系統 有不能移動、能耗過高等缺點，不適用於野外醫療作業。氣瓶供氣可以隨意移動，但由於氧 氣屬於易爆氣體，採用氣瓶供氧存在不便運輸與攜帶的缺點，同時，氣瓶的供氧量極為有 限，不能滿足呼吸系統的持續供氧要求，特別是在野外或災難發生地等有諸多的不便條件 的環境下，問題尤其突出；此外氧氣的運輸由嚴格的限制，因此，氣瓶供氧也存在適用範圍 小的缺陷。針對中央供氧系統及壓縮氣瓶存在的缺陷，有人採用微型制氧機供氧的方式， 但目前使用的微型制氧機由於其結構不合理，其提供的壓力一般都在0. 07Mpa以下、流速 在5L/min以下，其氣壓低、流速低，當作為呼吸機或麻醉機支持的氧源要求流量達到IOL/ min、瞬間氧氣流速要達到35L/min、壓力要求0. 19Mpa以上時，所述微型制氧機不能滿足需 要。現有的微型如何解決二者之間的矛盾是本課題需要解決的一個難點。還有些供氧設備 存在體積龐大(740mmX 332mmX 790mm)、重量大(74kg)，使用中存在流量不穩定、出氧慢、 氧濃度顯示粗略、噪聲大、操作繁雜等缺陷。因此，有必要研發一款性能穩定、安全可靠，在 設計思路要脫離已有的傳統設計模式，高集成度的可攜式高壓制氧設備。

發明內容
本發明的目的，是為了解決現有技術中的呼吸機使用的氧源機存在其氣壓低、流 速低或者體積大、重量重、便攜性能差的缺點，提供一種基於氧氣自給的可攜式呼吸機。該 裝置的制氧系統與呼吸系統能夠無縫連接，實現氧氣自給；同時該裝置可以分開打包，輕便 提攜，在運輸過程中毫無危險。本發明的目的可以通過採取如下技術方案達到基於氧氣自給的可攜式呼吸機，包括呼吸裝置，其結構特點是還包括與所述呼吸 裝置配接的自給式氧源裝置，所述呼吸裝置和氧源裝置之間的連接為易裝拆式連接結構；1)氧源裝置包括帶空氣進口的殼體，在殼體中設有通過密閉管路依次連通的過濾 器、增壓機、冷卻器、電磁閥、分子篩床、儲氧氣罐和調壓閥，過濾器位於殼體的空氣進口處， 在殼體上設有氧氣輸出接頭和空氣輸出接頭，氧氣輸出接頭的進氣口與儲氧氣罐的出氣管 連通，空氣輸出接頭的進氣口與增壓機的出氣管連通；2)在氧源裝置的殼體中設有PLC控制器和運行狀態顯示模塊，PLC控制器的I/O 口之一與增壓機的信號輸入/輸出端連接，PLC控制器的I/O 口之二與電磁閥的信號輸入/ 輸出端連接，PLC控制器的I/O 口之三與運行狀態顯示模塊的信號輸入/輸出端之一連接； 運行狀態顯示模塊的信號輸入/輸出端之二與調壓閥的信號輸入/輸出端連接；構成自動 控制結構的自給式氧源裝置。
本發明的目的還可以通過採取如下技術方案達到本發明的一種實施方案是呼吸裝置可包括機殼及設置在機殼中的氧氣控制模 塊、空氣控制模塊、空-氧混合器和呼吸迴路模塊；在機殼上設有氧氣輸入接頭、空氣輸入 接頭；空-氧混合器的一個入口端通過氧氣控制模塊與氧氣輸入接頭的出氣口連接、其另 一個入口端通過空氣控制模塊與空氣輸入接頭的出氣口連接，空-氧混合器的出口端與呼 吸迴路模塊連接；呼吸裝置的機殼上的氧氣輸入接頭通過外管與所述氧源供給裝置的殼體 上的氧氣輸出接頭連接；所述呼吸裝置的機殼上的空氣輸入接頭通過外管與所述氧源供給 裝置的殼體上的空氣輸出接頭連接。本發明的一種實施方案是在氧氣控制模塊和空氣控制模塊中可以分別設有氣道 壓力表和流量計；在所述空-氧混合器中設有檢測閥或安全閥。本發明的一種實施方案是呼吸迴路模塊可以包括吸氣閥、吸氣接口、呼氣接口、 呼器閥和PEEP閥；吸氣接口通過吸氣閥與空-氧混合裝置的出口端連接；呼氣接口與呼器 閥、PEEP閥依次連接。本發明的一種實施方案是在增壓機與冷卻器之間的管路上可以設有安全洩壓 閥；在過濾器與增壓機之間的管路上設有進氣消聲器；在電磁閥的排氣管上設有排氣消聲 器，所述電磁閥為兩位三通閥。本發明的一種實施方案是所述分子篩床可以由三個或者三個以上的顆粒分子篩 桶構成，在分子篩床的出氣口處設有衝洗通道。本發明的一種實施方案是在氧源裝置的殼體中可以設有電源模塊和壓力過高報 警裝置，電源模塊的輸出端之一與增壓機的電源輸入端連接，電源模塊的輸出端之二與PLC 控制器的電源輸入端連接；壓力過高報警裝置的輸入/輸出端之一與增壓機的信號輸入/ 輸出端連接，壓力過高報警裝置的輸入/輸出端之二與儲氧氣罐的信號輸入/輸出端連接。本發明的一種實施方案是在殼體的頂面上可以設有提手帶；在殼體的空氣進口 處設有過濾網。本發明的一種實施方案是所述增壓機可以由渦輪壓縮機或空氣壓縮機構成。本發明的有益效果1、本發明擺脫了傳統的呼吸機需瓶裝供氧或中心供氧的供氣模式，將制氧、氣體 壓縮/過濾/淨化過程小型化設計，能滿足單個麻醉機連續供氧的需求，便於攜帶、轉運甚 至空投，解決了野外惡劣條件下氧氣供應的難題。2.本發明對分子篩主體系統的設計，利用PLC(可編程序邏輯控制器)技術，同時 對3個或3個以上的分子篩床進行智能控制，有效地優化了吸附流程，使吸附設備效率提 高，成本降低。多個分子篩床的連接循環工作，解壓和吸附的過程更為徹底，均壓過程更為 充分，分子篩的性能得到較好的發揮，產氧率也會更高。利用渦輪增壓技術，擺脫了體積龐 大、形體笨重的設計理念，它利用發動機排出的廢氣慣性衝力來推動渦輪室內的渦輪，渦輪 又帶動同軸的葉輪，葉輪壓送空氣，使之增壓進入氣缸，當發動機轉速增快，廢氣排出速度 與渦輪轉速也同步增快，葉輪就壓縮更多的空氣進入氣缸。本研究利用渦輪增壓器將空氣 壓縮功能單位進行了小型化處理，同時可以實現流量的精確控制，使得整個氧供裝置無論 是體積、重量還是噪聲方面都大大減少，且運行穩定。3、本發明能夠實現該氧源供給裝置與呼吸裝置之間的無縫對接，實現氧氣自給；同時該裝置可以分開打包，輕便提攜，適合在戰傷救護、野外急救、突發救援等緊急情況下 或正常情況下進行有效和穩定的通氣。氧源裝置的安全洩壓閥和壓力過高報警裝置，能夠 防止壓力過大對管道和設備的損害。


圖1是本發明具體實施例的整體結構示意圖。圖2是本發明具體實施例的呼吸裝置的原理框圖。圖3a是本發明具體實施例的呼吸裝置的主視圖。圖北是本發明具體實施例的呼吸裝置的側視圖。圖3c是本發明具體實施例的呼吸裝置的俯視圖。圖4是本發明具體實施例的氧源供給裝置的內部氣路結構示意圖。圖5是本發明具體實施例的氧源供給裝置的原理框圖。圖6a是本發明具體實施例的氧源供給裝置的主視圖。圖6b是本發明具體實施例的氧源供給裝置的俯視圖。圖6c是本發明具體實施例的氧源供給裝置的後視圖。
具體實施例方式具體實施例1 參照圖1 圖6c，本實施例包括呼吸裝置1和氧源裝置2，所述呼吸裝置1和氧源 裝置2之間的連接為易裝拆式連接結構；呼吸裝置1包括機殼1-1及設置在機殼1-1中的 氧氣控制模塊1-2、空氣控制模塊1-3、空-氧混合器1-4和呼吸迴路模塊1-5 ；在機殼1-1 上設有氧氣輸入接頭1-6、空氣輸入接頭1-7 ；空-氧混合器1-4的一個入口端通過氧氣控 制模塊1-2與氧氣輸入接頭1-6的出氣口連接、其另一個入口端通過空氣控制模塊1-3與 空氣輸入接頭1-7的出氣口連接，空-氧混合器1-4的出口端與呼吸迴路模塊1-5連接； 氧源裝置2包括殼體2-1，在殼體2-1上設有空氣進口，在殼體2-1中設有通過密閉管路依 次連通的過濾器2-2、增壓機2-3、冷卻器2-4、電磁閥2-5、分子篩床2_6、儲氧氣罐2_7、調 壓閥2-8，過濾器2-2位於空氣進口處，在殼體2-1上設有氧氣輸出接頭2-9、空氣輸出接頭 2-10，氧氣輸出接頭2-9的進氣口與儲氧氣罐2-7的出氣管連通，空氣輸出接頭2-10的進 氣口與增壓機2-3的出氣管連通；呼吸裝置1的機殼1-1上的氧氣輸入接頭1-6通過外管 與氧源裝置2的殼體2-1上的氧氣輸出接頭2-9連接；呼吸裝置1的機殼1-1上的空氣輸 入接頭1-7通過外管與氧源供給裝置2的殼體2-1上的空氣輸出接頭2-10連接。參照圖2、圖3a、圖北、圖3c，氧氣控制模塊1_2中設有氣道壓力表1_8和流量計。 空氣控制模塊1-3中設有氣道壓力表1-8和流量計。空-氧混合器1-4中設有檢測閥或安 全閥。呼吸迴路模塊1-5包括吸氣閥1-51、吸氣接口 1-52、呼氣接口 1-53、呼器閥1巧4和 PEEP閥1-55 ；吸氣接口 1-52通過吸氣閥1_51與空-氧混合裝置1_4的出口端連接；呼氣 接口 1-53與呼器閥1-M、PEEP閥1-55依次連接。在機殼上還設有顯示屏1_9、飛梭1_10、 扶手1-11。呼吸裝置整個相對較小，顯示屏佔據大部分面積，顯示屏主要是監控病人參數和 各個通氣模式的顯示。氣道壓力表放置右上方，實時監測病人呼吸壓力，飛梭對選定的模式 或者功能進行確認，以便呼吸機進入設定工作狀態。吸氣接口 1-52設置在呼吸裝置的右下方，直接連接病人呼吸迴路。呼氣接口 1-53包含呼氣閥(PEEP閥1-55)，設置在左下角，方 便連接和更換。扶手設置在頂部，在搬運的時候較為方便的提攜。氣源入口設置兩個，空氣 和氧氣，設置在機器背面靠下方的位置。參照圖4，在增壓機2-3與冷卻器2-4之間的管路上設有安全洩壓閥2_11。在過 濾器2-2與增壓機2-3之間的管路上設有進氣消聲器2-12 ；在電磁閥2-5的排氣管上設有 排氣消聲器2-13，所述電磁閥2-5為兩位三通閥。分子篩床2-6由三個或者三個以上的顆 粒分子篩桶構成，在分子篩床2-6的出氣口處設有衝洗通道2-20。參照圖5，在殼體2-1中還設有電源模塊2-14、PLC控制器2_15和運行狀態顯示 模塊2-16，電源模塊2-14的輸出端之一與增壓機2-3的電源輸入端連接，電源模塊2_14的 輸出端之二與PLC控制器2-15的電源輸入端連接；PLC控制器2-15的信號輸入/輸出端 之一與增壓機2-3的信號輸入/輸出端連接，PLC控制器2-15的信號輸入/輸出端之二與 電磁閥2-5的信號輸入/輸出端連接，PLC控制器2-15的信號輸入/輸出端之三與運行狀 態顯示模塊2-16的信號輸入/輸出端之一連接；運行狀態顯示模塊2-16的信號輸入/輸 出端之二與調壓閥2-8的信號輸入/輸出端連接；在殼體2-1中還設有壓力過高報警裝置 2-17，壓力過高報警裝置2-17的輸入/輸出端之一與增壓機2-3的信號輸入/輸出端連接， 壓力過高報警裝置2-17的輸入/輸出端之二與儲氧氣罐2-7的信號輸入/輸出端連接。參照圖6a、圖6b、圖6c，在殼體1的頂面上設有提手帶2_18。在殼體2_1的空氣 進口處設有過濾網2-19。在殼體2-11還設有顯示器2-21、報警器2_22、壓力表2_23、電源 開關2-M、功能按鍵2-25、電源輸入插座246。本實施例中，所述增壓機2-3可以由渦輪壓縮機構成，使氧源裝置2成為電腦控制 的渦輪增壓氧源裝置。由於渦輪增加具有體積小、壓力大、流速快的優點，因此，本實施例利 用渦輪增壓技術，擺脫了體積龐大、形體笨重的設計理念，它利用發動機排出的廢氣慣性衝 力來推動渦輪室內的渦輪，渦輪又帶動同軸的葉輪，葉輪壓送空氣，使之增壓進入氣缸，當 發動機轉速增快，廢氣排出速度與渦輪轉速也同步增快，葉輪就壓縮更多的空氣進入氣缸。 本研究利用渦輪增壓器將空氣壓縮功能單位進行了小型化處理，同時可以實現流量的精確 控制，使得整個氧供裝置無論是體積、重量還是噪聲方面都大大減少，且運行穩定。本發明的工作原理呼吸裝置工作原理呼吸裝置的氣路分兩路，分別是氧氣控制模塊和空氣空氣控 制模塊。氧氣控制模塊控制和監測氧氣的壓力和流量，空氣控制模塊控制和監測空氣的壓 力和流量。兩者進入到空-氧混合裝置進行混合，達到預設的要求後，通過吸氣閥、吸氣接 口提供給病人，同時，病人可以與呼氣接口、呼氣閥直接連接，由PEEP閥對病人呼氣的PEEP 值以及其他功能進行控制。工作時，氧源供給裝置提供的氧氣直接進入氣源入口，通過設置 各種通氣模式後，吸氣時，呼氣閥關閉，呼吸機就會按照指令將預設好的氣體通過病人呼吸 迴路輸送到病人；呼氣時，病人呼出氣體直接經過呼氣閥，根據不同病人的情況設置PEEP 水平，即呼氣閥打開隨不同情況而發生變化。氣道壓力表實時監測病人呼吸時的壓力；各種 人體參數監測和反饋等由顯示屏顯示，及時反饋給醫生。氧源供給裝置的工作原理通過PLC控制器對渦輪壓縮機進行控制，渦輪壓縮機 抽取的空氣通過空氣過濾模塊(含過濾器和消聲器)處理後達到一定的壓力，後由冷卻器 對壓縮後的空氣進行冷卻處理，直接通過電磁閥控制進入分子篩床，從分子篩出來的氧氣會合後直接進入儲氧氣罐，保持一定的容量和壓力，最後經過調壓閥調壓到機器供氧終端。 其中渦輪壓縮機和電磁閥由可編程序邏輯控制技術進行控制，根據運行狀態顯示模塊進行 氧濃度和壓力、流量等反饋進行電磁閥和渦輪增壓機的調節。在渦輪壓縮機/空壓機之後 設置一個安全洩壓閥，以及儲氧氣罐後設置壓力過高報警裝置，通過運行狀態顯示模塊進 行反饋，防止壓力過大對管道和設備的損害。這些報警和保護裝置包含安全閥、排氣消聲器 等機械類裝置。具體實施例2:本實施例的特點是所述增壓機2-3可以由空氣壓縮機構成，使氧源裝置2成為電 腦控制的空氣增壓氧源裝置。其餘同具體實施例1。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施例，但本發明的保護範圍並不局限於此，任 何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構 思加以等同替換或改變，都屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.基於氧氣自給的可攜式呼吸機，包括呼吸裝置(1)，其特徵是還包括與所述呼吸裝 置(1)配接的自給式氧源裝置O)，所述呼吸裝置(1)和氧源裝置( 之間的連接為易裝拆 式連接結構；1)氧源裝置(2)包括帶空氣進口的殼體0-1)，在殼體中設有通過密閉管路依 次連通的過濾器(2- 、增壓機(2- 、冷卻器(2-4)、電磁閥(2- 、分子篩床(2-6)、儲氧氣 罐(2-7)和調壓閥0-8)，過濾器(2-2)位於殼體的空氣進口處，在殼體(2-1)上設 有氧氣輸出接頭(2-9)和空氣輸出接頭(2-10)，氧氣輸出接頭0-9)的進氣口與儲氧氣罐 (2-7)的出氣管連通，空氣輸出接頭O-10)的進氣口與增壓機0-3)的出氣管連通；2)在氧源裝置O)的殼體中設有PLC控制器0-1 和運行狀態顯示模塊 0-16)，PLC控制器0-15)的I/O 口之一與增壓機0-3)的信號輸入/輸出端連接，PLC控 制器0-15)的I/O 口之二與電磁閥0-5)的信號輸入/輸出端連接，PLC控制器0-15)的 I/O 口之三與運行狀態顯示模塊0-16)的信號輸入/輸出端之一連接；運行狀態顯示模塊 (2-16)的信號輸入/輸出端之二與調壓閥0-8)的信號輸入/輸出端連接；構成自動控制 結構的自給式氧源裝置。
2.根據權利要求1所述的基於氧氣自給的可攜式呼吸機，其特徵是呼吸裝置(1)包 括機殼(1-1)及設置在機殼(1-1)中的氧氣控制模塊(1-2)、空氣控制模塊(1-3)、空-氧 混合器(1-4)和呼吸迴路模塊(1-5)；在機殼(1-1)上設有氧氣輸入接頭(1-6)、空氣輸入 接頭(1-7)；空-氧混合器(1-4)的一個入口端通過氧氣控制模塊(1- 與氧氣輸入接頭 (1-6)的出氣口連接、其另一個入口端通過空氣控制模塊(1-3)與空氣輸入接頭(1-7)的出 氣口連接，空-氧混合器(1-4)的出口端與呼吸迴路模塊(1-5)連接；呼吸裝置(1)的機殼 (1-1)上的氧氣輸入接頭(1-6)通過外管與所述氧源供給裝置的殼體上的氧氣 輸出接頭(2-9)連接；所述呼吸裝置(1)的機殼(1-1)上的空氣輸入接頭(1-7)通過外管 與所述氧源供給裝置的殼體上的空氣輸出接頭0-10)連接。
3.根據權利要求2所述的基於氧氣自給的可攜式呼吸機，其特徵是在氧氣控制模塊 (1-2)和空氣控制模塊(1-3)中分別設有氣道壓力表(1-8)和流量計；在所述空-氧混合 器(1-4)中設有檢測閥或安全閥。
4.根據權利要求2所述的基於氧氣自給的可攜式呼吸機，其特徵是呼吸迴路模塊 (1-5)包括吸氣閥(1-51)、吸氣接口(1-52)、呼氣接口(1-53)、呼器閥(1-54)和PEEP閥 (1-55)；吸氣接口(1-52)通過吸氣閥(1-51)與空-氧混合裝置(1_4)的出口端連接；呼氣 接口(1-5 與呼器閥(1-M)、PEEP閥(1-5 依次連接。
5.根據權利要求1或2所述的基於氧氣自給的可攜式呼吸機，其特徵是在增壓機 (2-3)與冷卻器(2-4)之間的管路上設有安全洩壓閥0-11)；在過濾器(2-2)與增壓機 (2-3)之間的管路上設有進氣消聲器0-1 ；在電磁閥0-5)的排氣管上設有排氣消聲器 (2-13)，所述電磁閥(2- 為兩位三通閥。
6.根據權利要求1或2所述的基於氧氣自給的可攜式呼吸機，其特徵是所述分子篩 床0-6)由三個或者三個以上的顆粒分子篩桶構成，在分子篩床0-6)的出氣口處設有衝 洗通道O-20)。
7.根據權利要求1或2所述的基於氧氣自給的可攜式呼吸機，其特徵是在氧源裝置 ⑵的殼體中設有電源模塊0-14)和壓力過高報警裝置0-17)，電源模塊0-14)的輸出端之一與增壓機(2- 的電源輸入端連接，電源模塊0-14)的輸出端之二與PLC控 制器0-1 的電源輸入端連接；壓力過高報警裝置0-17)的輸入/輸出端之一與增壓機 (2-3)的信號輸入/輸出端連接，壓力過高報警裝置0-17)的輸入/輸出端之二與儲氧氣 罐0-7)的信號輸入/輸出端連接。
8.根據權利要求1或2所述的基於氧氣自給的可攜式呼吸機，其特徵是在殼體(2-1) 的頂面上設有提手帶0-18)；在殼體的空氣進口處設有過濾網0-19)。
9.根據權利要求1或2所述的基於氧氣自給的可攜式呼吸機，其特徵是所述增壓機 (2-3)由渦輪壓縮機或空氣壓縮機構成。
全文摘要
本發明涉及基於氧氣自給的可攜式呼吸機，包括呼吸裝置(1)，其特徵是還包括自給式氧源裝置(2)，所述呼吸裝置(1)和氧源裝置(2)之間的連接為易裝拆式連接結構；氧源裝置(2)包括帶空氣進口的殼體(2-1)，在殼體(2-1)中設有過濾器(2-2)、增壓機(2-3)、冷卻器(2-4)、電磁閥(2-5)、分子篩床(2-6)、儲氧氣罐(2-7)、調壓閥(2-8)，電源模塊(2-14)、PLC控制器(2-15)和運行狀態顯示模塊(2-16)，PLC控制器(2-15)的I/O口之一與增壓機(2-3)的信號輸入/輸出端連接，PLC控制器(2-15)的I/O口之二與電磁閥(2-5)的信號輸入/輸出端連接，PLC控制器(2-15)的I/O口之三與運行狀態顯示模塊(2-16)的信號輸入/輸出端之一連接。本發明能夠無縫連接、實現氧氣自給；具有輕便提攜、安全可靠和適用範圍廣的特點。
文檔編號A61M16/00GK102120054SQ20111005542
公開日2011年7月13日 申請日期2011年3月9日 優先權日2011年3月9日
發明者屠偉峰, 竇建洪, 郭勇 申請人:廣州軍區廣州總醫院