气体混合结构及呼吸机的制作方法

本发明涉及一种气体混合结构。

背景技术：

气体混合结构通过将不同气体进行混合以获得含有不同气体比例的混合气体。气体混合结构作为混氧装置广泛应用在例如呼吸机等医疗设备中。

呼吸机是能够辅助呼吸困难或者支持不能自主呼吸的患者完成机械通气的医疗设备。在呼吸机中，混氧结构是呼吸机的重要组成部分，其具备混合氧气与空气的功能。通过混氧装置，呼吸机能够得到所需含氧浓度的混合气体。具体而言，在呼吸机的混氧装置中，例如氧气、空气等气体需要先经过混氧结构混合，再流向呼吸机下游的氧传感器，从而保证氧传感器所检测氧浓度的精确性。因此，混氧结构的混氧能力是呼吸机的重要指标之一。

目前现有产品的氧气、空气混合结构一般都是通过减小通径或者增加转弯次数来增大气体的湍流程度，进而增强混氧能力，这种结构会使整体气阻增加，影响呼吸机的最大流速。

技术实现要素：

本发明是鉴于上述情况而作出的，其目的在于提供一种能够提高气体混合能力并提高混合气体转速的气体混合结构及具有该气体混合结构的呼吸机。

为此，本发明的一方面提供了一种气体混合结构，其包括：混合腔，其具有圆筒状内腔；第一导流口，其用于导入混合气体，所述第一导流口与所述混合腔连通，所述第一导流口的轴线与所述混合腔的轴线不共面；以及第一导流腔，其具有渐缩状的内腔且位于所述混合腔的下游，所述第一导流腔与所述混合腔贯通，并且所述第一导流腔的靠近所述混合腔的内径大于所述第一导流腔的远离所述混合腔的内径。

在本发明的一方面中，第一导流口沿着混合腔的径向方向设置在混合腔上且与混合腔连通，第一导流口的轴线与混合腔的轴线不共面，在这种情况下，从第一导流口进入到混合腔的气体能够沿着更靠近混合腔的内壁的位置流动，并且被混合腔的内壁改变方向，进入到混合腔的气体的运动从平动转变为转动，由此使气体在混合腔内得到充分的混合，从而能够提高混合气体的混合能力。此外，第一导流腔具有渐缩状内腔并位于混合腔的下游，由此在混合腔混合后的混合气体的转速能够在第一导流腔内得到提高。

在本发明的一方面所涉及的气体混合结构中，还可以包括位于所述第一导流腔的下游的第二导流腔，所述第二导流腔与所述第一导流腔连通。由此，能够使气体在第二导流腔中进一步混合。

另外，在本发明的一方面所涉及的气体混合结构中，还可以包括用于导出气体的第二导流口，所述第二导流口从所述第二导流腔引出且与所述第二导流腔贯通。由此，能够增加混合气体的湍流程度。

另外，在本发明的一方面所涉及的气体混合结构中，所述第一导流口沿着所述混合腔的切向方向设置在所述混合腔上。在这种情况下，从第一导流口导入的气体能够沿着混合腔的内壁流动，从而有利于气体在混合腔内混合。

另外，在本发明的一方面所涉及的气体混合结构中，所述第二导流腔具有逐渐扩大的内腔，并且所述第二导流腔的靠近所述第一导流腔的内径小于所述第二导流腔的远离所述第一导流腔的内径。在这种情况下，能够降低汇集到第二导流腔的混合气体气阻，并提高混合气体的流速。

另外，在本发明的一方面所涉及的气体混合结构中，所述混合腔的轴线与所述第一导流腔的轴线重合，由此，能够增加混合气体的湍流程度。

另外，在本发明的一方面所涉及的气体混合结构中，所述混合腔的轴线可以与所述第二导流口的轴线大致平行，由此，能够增加混合气体的湍流程度。

另外，在本发明的一方面所涉及的气体混合结构中，所述第一导流腔的轴线、所述第二导流腔的轴线与所述第二导流口的轴线共面，由此，能够增加混合气体的湍流程度。

另外，在本发明的一方面所涉及的气体混合结构中，所述第二导流腔的轴线可以与所述第一导流口轴线大致平行，由此，能够增加混合气体的湍流程度。

此外，本发明的另一方面还提供了一种呼吸机，其具有上述气体混合结构。

在本发明的另一方面中，具有上述的气体混合结构，在这种情况下，能够使气体在混合腔内得到充分的混合，从而能够提高混合气体的混合能力。此外，第一导流腔具有渐缩状内腔并位于混合腔的下游，由此在混合腔混合后的混合气体的转速能够在第一导流腔内得到提高。

根据本发明，提供了一种能够提高气体混合能力并提高混合气体转速的气体混合结构及具有该气体混合结构的呼吸机。

附图说明

图1是示出了本发明的实施方式所涉及的气体混合结构的立体示意图。

图2是示出了图1所示的线a-a方向截取的截面示意图。

图3是示出了本发明的实施方式所涉及的气体混合结构的侧视图。

图4是示出了本发明的实施方式所涉及的气体混合结构俯视剖面示意图。

图5是示出了本实施方式所涉及的使用了气体混合结构1的呼吸机的一种结构示意图。

图6是示出了本实施方式所涉及的使用了气体混合结构1的呼吸机的另一种结构示意图。

主要标号说明：

1…气体混合结构，10…第一导流口，20…混合腔，30…第一导流腔，40…第二导流腔，50…第二导流口。

具体实施方式

以下，参考附图，详细地说明本发明的优选实施方式。在下面的说明中，对于相同的部件赋予相同的符号，省略重复的说明。另外，附图只是示意性的图，部件相互之间的尺寸的比例或者部件的形状等可以与实际的不同。

图1是示出了本发明的实施方式所涉及的气体混合结构的立体示意图。图2是示出了图1所示的线a-a方向截取的截面示意图。图3是示出了本发明的实施方式所涉及的气体混合结构的侧视图。图4是示出了本发明的实施方式所涉及的气体混合结构俯视剖面示意图。

在本实施方式中，如图1所示，气体混合结构1可以包括彼此连通的第一导流口10、混合腔20和第一导流腔30。在本实施方式所涉及的气体混合结构1中，混合气体可以从第一导流口10被导入到混合腔20内，气体在混合腔20内得到混合，并且经过设置在混合腔20下游的第一导流腔30从第二导流口50被导出。在本实施方式中，气体混合结构1可以使混合气体得到充分的混合。

混合气体可以是包括两种以上的不同类型的气体。在一些示例中，从第一导流口10导入的气体可以至少包括空气和氧气。因此，经过混合后的混合气体可以是空氧混合气体。

另外，在本实施方式中，令靠近气源的位置为上游侧或上游端，远离气源的位置为下游侧或下游端。因此，混合气体从第一导流口10的上游侧经过混合腔20流到第一导流腔30的下游侧。

如上所述，混合气体被导入到第一导流口10，并在混合腔20进行混合，接着被导入到第一导流腔30。其中，第一导流口10可以具有轴线l1，混合腔20可以具有轴线l2，第一导流腔30可以具有轴线l3。

在本实施方式中，如图2所示，混合腔20可以具有圆筒状内腔21。在一种示例中，圆筒状内腔的横截面可以是圆形，但本实施方式不限于此，例如，圆筒状内腔的横截面也可以是椭圆。此外，在混合腔20中，圆筒状内腔21的内径不必是固定的，也可以是变化的，例如沿着混合腔20的轴线l2(参见图2)内径稍微呈渐缩状变化。

如上所述，混合腔20的圆筒状内腔21可以为从第一导流腔30导入的混合气体提供混合场所，由此能够使从第一导流腔30导入的气体得到混合。特别地，从第一导流腔30导入的混合气体能够沿着圆筒状内腔21流动而改变方向，由此改善混合气体的混合效果。

在本实施方式中，第一导流口10可以导入气体。另外，第一导流口10可以具有贯通的内腔，并且第一导流口10与混合腔20连通，由此能够将气体从第一导流口导入到混合腔20。

另外，第一导流口10可以沿着混合腔20的切向方向设置在混合腔20的外壁上。在这种情况下，从第一导流口10导入的气体能够朝着混合腔20的侧向方向(切向方向)流到混合腔20，更有助于气体在混合腔20得到混合。

另外，如图3所示，第一导流口10的轴线l1与混合腔20的轴线l2不共面，也即，第一导流口10的轴线l1与混合腔20的轴线l2不在同一个假想的平面上。具体而言，如图3所示，第一导流口10的轴线l1的假想延长线在穿过混合腔20时，与混合腔20的轴线l2并不存在交点。

换言之，第一导流口10与混合腔20之间的连接方式为偏心连接。在这种情况下，使得从第一导流口10导入的混合气体在进入到混合腔20内部时，更倾向于接近混合腔20的内壁进入，由此能够使被导入的混合气体会获得初始角速度，从而更有助于气体在混合腔20中得到混合。具体而言，由于进入混合腔20的混合气体获得了初始角速度，因此，有助于气体在混合腔20内的运动由平动转变为转动，相对于平动而言，转动中的气体更容易受到更大的剪切力作用，因此，转动状态下的气体比平动状态下的气体的混合更加充分。

在一些示例中，从图2的截面图的投影看，第一导流口10的轴线l1与混合腔20的轴线l2在投影上相交，其所成的角度范围为60°～120°。另外，第一导流口10的轴线l1与混合腔20的轴线l2在投影上正交。在这种情况下，更加有助于被导入的混合气体会获得初始角速度，从而使混合气体由平动转变为转动。因而更加有助于混合气体在混合腔20的内腔21中的混合。

在一些示例中，第一导流口10可以沿着切向方向设置在混合腔20上。在这种情况下，能够使被导入的混合气体会倾向于混合腔20的内壁，由此使被导入的混合气体获得初始角速度，由平动转变为转动，由此更有利于气体在混合腔20内混合。

另外，在本实施方式中，在混合腔20的下游，还可以设置有与混合腔20连通的第一导流腔30(参见图2)。另外，第一导流腔30可以具有渐缩状内腔，并且第一导流腔30的靠近混合腔的内径大于第一导流腔30的远离混合腔20的内径。因此，在混合腔20得到混合的气体被进一步被导入到第一导流腔30。在这种情况下，由于第一导流腔30的内径逐渐缩小，因此，能够使从混合腔20得到混合的气体在第一导流腔30得到混合并获得更高的转速。

具体而言，混合气体以转动状态沿着混合腔20向下游流动到第一导流腔30。由于第一导流腔30具有渐缩状内腔，且位于混合腔20的下游，因而能够有效地使得进入第一导流腔30的气体的势能转化为动能，混合气体的速度增加。混合气体的速度变大，受到的剪切力也随之增大，气体得到进一步进行混合。而且，第一导流腔30的渐缩式结构也可以减小孔径变化带来的局部压力损失。

另外，气体混合结构1还可以包括第二导流腔40。第二导流腔40可以设置在第一导流腔30的下游，由此混合后的气体能够被第二导流腔40导流，例如导流到所需的位置。

第二导流腔40可以具有圆筒状内腔，且位于第一导流腔30的下游。第二导流腔40与第一导流腔30内径较小的一端连接。第二导流腔40可以使混合气体在气体混合结构1中的流动的距离增加，由此能够使气体在流动过程中进一步混合。

另外，在一些示例中，第二导流腔40也可以具有逐渐扩大的内腔，并且第二导流腔40的靠近第一导流腔30的内径小于第二导流腔40的远离第一导流腔30的内径。在第二导流腔40中，混合气体由内径小的一端(上游侧)流动至内径大的一端(下游侧)，由于内径逐渐变大，因此混合气体的流速减小，压力增大，更有利于混合气体在第二导流腔40内的导流。

另外，在一些示例中，在本实施方式所涉及的气体混合结构1中，第一导流腔30的轴线l3可以与混合腔20的轴线l2重合。由此，能够进一步增加混合气体的湍流程度。

再参考图2，在本实施方式所涉及的气体混合结构1中，第一导流腔30的轴线l3(或混合腔20的轴线l2)可以与第二导流腔40的轴线l4相交，其角度范围可以为70°～130°。另外，第一导流腔30的轴线l3(或混合腔20的轴线l2)优选与第二导流腔40的轴线l4的轴线l4正交。在这种情况下，第一导流腔30与第二导流腔40连接处形成为直角转弯，因而混合气体沿着第一导流腔30而经过直角转弯处时其湍流程度得到改善，由此，增强进一步增强混合能力。在一些示例中，第一导流腔30的轴线l3(或混合腔20的轴线l2)优选与第二导流腔40的轴线l4正交。

另外，在本实施方式所涉及的气体混合结构1中，还可以包括第二导流口50。第二导流口50可以具有圆筒状内腔。第二导流口50可以设置在第二导流腔40的下游，由此从第二导流腔40导出的混合气体能够进入到第二导流口50。另外，第二导流口50可以从第二导流腔40的侧壁引出。

另外，混合腔20的轴线l2可以与第二导流口50的轴线l5大致平行(参见图2)。在这种情况下，混合气体从混合腔20流出后能够经过第二导流腔40并沿着与混合腔20的流动方向相反的方向从第二导流口50导出，由此，能够进一步增强了混合能力。

另外，如图2所示，在本实施方式所涉及的气体混合结构1中，第二导流腔40的轴线l3可以与第二导流口50的轴线l4垂直。在这种情况下，第二导流腔40与第二导流口50连接处形成为直角转弯，在第二导流腔40流动的混合气体能够经过该直角转弯而汇入到第二导流口50，由此，能够增强其气体混合能力。

此外，第一导流腔30的轴线l3、第二导流腔40的轴线l4与第二导流口l5的轴线共面。在一些示例中，第一导流腔30的轴线l3可以与第二导流腔40的轴线l3相交，第二导流腔40的轴线l4可以与第二导流口50的轴线l5相交。在这种情况下，在混合腔20得到混合的混合气体能够从第一导流腔30经过两次转向而从第二导流口50导出，而转向处会增大气体的湍流程度，由此，能够增加混合气体的湍流程度。

尽管上述描述了本实施方式，但是本实施方式所涉及的气体混合结构1并不限于此。例如本实施方式所涉及的气体混合结构1还可以采用以下变形。例如，在第一导流口10与混合腔20之间增加中间导流管(未图示)。另外，中间导流管与混合腔20之间可以是偏心连接。

另外，在本实施方式中，可以在第二导流口50混合后的混合气体可以进一步流向后续的气体传感器(未图示)，以监测混合气体所包含的气体成分的浓度值的准确性。在一些示例中，在第二导流口50，可以设置用于测量气体浓度值的气体传感器(未图示)。在一些示例中，气体传感器可以是氧传感器，所监测的参数是氧气的浓度。

此外，本实施方式所涉及的气体混合结构1可以使用在呼吸机中，例如该气体混合结构1可以作为呼吸机的混氧结构。在这样的呼吸机中，能够改善混合气体的混合效果。

图5是示出了本实施方式所涉及的使用了气体混合结构1的呼吸机的一种结构示意图。图6是示出了本实施方式所涉及的使用了气体混合结构1的呼吸机的另一种结构示意图。

在本实施方式中，作为一种示例，呼吸机100a可以包括吸气支路110a、呼气支路120和控制器130。如图5所示，在呼吸机100a中，气体混合结构1可以作为混氧装置设置在吸气支路110a中，由此能够为患者200提供所需氧浓度的混合气体。

另外，在本实施方式中，作为另一种示例，如图6所示，呼吸机100b可以包括吸气支路110b、呼气支路120和控制器130。在呼吸机100b中，气体混合结构1可以作为混氧装置设置在吸气支路110b中，由此能够为患者200提供所需氧浓度的混合气体。

虽然以上结合附图和实施例对本发明进行了具体说明，但是可以理解，上述说明不以任何形式限制本发明。本领域技术人员在不偏离本发明的实质精神和范围的情况下可以根据需要对本发明进行变形和变化，这些变形和变化均落入本发明的范围内。