专利名称：基于氧气自给的便携式呼吸机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种呼吸机，特别是涉及一种基于氧气自给的便携式呼吸机。属于医 疗器械技术领域。
背景技术：
目前，临床呼吸机系统需要外接中央供气系统或气瓶提供氧气。但中央供气系统 有不能移动、能耗过高等缺点，不适用于野外医疗作业。气瓶供气可以随意移动，但由于氧 气属于易爆气体，采用气瓶供氧存在不便运输与携带的缺点，同时，气瓶的供氧量极为有 限，不能满足呼吸系统的持续供氧要求，特别是在野外或灾难发生地等有诸多的不便条件 的环境下，问题尤其突出；此外氧气的运输由严格的限制，因此，气瓶供氧也存在适用范围 小的缺陷。针对中央供氧系统及压缩气瓶存在的缺陷，有人采用微型制氧机供氧的方式， 但目前使用的微型制氧机由于其结构不合理，其提供的压力一般都在0. 07Mpa以下、流速 在5L/min以下，其气压低、流速低，当作为呼吸机或麻醉机支持的氧源要求流量达到IOL/ min、瞬间氧气流速要达到35L/min、压力要求0. 19Mpa以上时，所述微型制氧机不能满足需 要。现有的微型如何解决二者之间的矛盾是本课题需要解决的一个难点。还有些供氧设备 存在体积庞大(740mmX 332mmX 790mm)、重量大(74kg)，使用中存在流量不稳定、出氧慢、 氧浓度显示粗略、噪声大、操作繁杂等缺陷。因此，有必要研发一款性能稳定、安全可靠，在 设计思路要脱离已有的传统设计模式，高集成度的便携式高压制氧设备。
发明内容
本发明的目的，是为了解决现有技术中的呼吸机使用的氧源机存在其气压低、流 速低或者体积大、重量重、便携性能差的缺点，提供一种基于氧气自给的便携式呼吸机。该 装置的制氧系统与呼吸系统能够无缝连接，实现氧气自给；同时该装置可以分开打包，轻便 提携，在运输过程中毫无危险。本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到基于氧气自给的便携式呼吸机，包括呼吸装置，其结构特点是还包括与所述呼吸 装置配接的自给式氧源装置，所述呼吸装置和氧源装置之间的连接为易装拆式连接结构；1)氧源装置包括带空气进口的壳体，在壳体中设有通过密闭管路依次连通的过滤 器、增压机、冷却器、电磁阀、分子筛床、储氧气罐和调压阀，过滤器位于壳体的空气进口处， 在壳体上设有氧气输出接头和空气输出接头，氧气输出接头的进气口与储氧气罐的出气管 连通，空气输出接头的进气口与增压机的出气管连通；2)在氧源装置的壳体中设有PLC控制器和运行状态显示模块，PLC控制器的I/O 口之一与增压机的信号输入/输出端连接，PLC控制器的I/O 口之二与电磁阀的信号输入/ 输出端连接，PLC控制器的I/O 口之三与运行状态显示模块的信号输入/输出端之一连接； 运行状态显示模块的信号输入/输出端之二与调压阀的信号输入/输出端连接；构成自动 控制结构的自给式氧源装置。
本发明的目的还可以通过采取如下技术方案达到本发明的一种实施方案是呼吸装置可包括机壳及设置在机壳中的氧气控制模 块、空气控制模块、空-氧混合器和呼吸回路模块；在机壳上设有氧气输入接头、空气输入 接头；空-氧混合器的一个入口端通过氧气控制模块与氧气输入接头的出气口连接、其另 一个入口端通过空气控制模块与空气输入接头的出气口连接，空-氧混合器的出口端与呼 吸回路模块连接；呼吸装置的机壳上的氧气输入接头通过外管与所述氧源供给装置的壳体 上的氧气输出接头连接；所述呼吸装置的机壳上的空气输入接头通过外管与所述氧源供给 装置的壳体上的空气输出接头连接。本发明的一种实施方案是在氧气控制模块和空气控制模块中可以分别设有气道 压力表和流量计；在所述空-氧混合器中设有检测阀或安全阀。本发明的一种实施方案是呼吸回路模块可以包括吸气阀、吸气接口、呼气接口、 呼器阀和PEEP阀；吸气接口通过吸气阀与空-氧混合装置的出口端连接；呼气接口与呼器 阀、PEEP阀依次连接。本发明的一种实施方案是在增压机与冷却器之间的管路上可以设有安全泄压 阀；在过滤器与增压机之间的管路上设有进气消声器；在电磁阀的排气管上设有排气消声 器，所述电磁阀为两位三通阀。本发明的一种实施方案是所述分子筛床可以由三个或者三个以上的颗粒分子筛 桶构成，在分子筛床的出气口处设有冲洗通道。本发明的一种实施方案是在氧源装置的壳体中可以设有电源模块和压力过高报 警装置，电源模块的输出端之一与增压机的电源输入端连接，电源模块的输出端之二与PLC 控制器的电源输入端连接；压力过高报警装置的输入/输出端之一与增压机的信号输入/ 输出端连接，压力过高报警装置的输入/输出端之二与储氧气罐的信号输入/输出端连接。本发明的一种实施方案是在壳体的顶面上可以设有提手带；在壳体的空气进口 处设有过滤网。本发明的一种实施方案是所述增压机可以由涡轮压缩机或空气压缩机构成。本发明的有益效果1、本发明摆脱了传统的呼吸机需瓶装供氧或中心供氧的供气模式，将制氧、气体 压缩/过滤/净化过程小型化设计，能满足单个麻醉机连续供氧的需求，便于携带、转运甚 至空投，解决了野外恶劣条件下氧气供应的难题。2.本发明对分子筛主体系统的设计，利用PLC(可编程序逻辑控制器)技术，同时 对3个或3个以上的分子筛床进行智能控制，有效地优化了吸附流程，使吸附设备效率提 高，成本降低。多个分子筛床的连接循环工作，解压和吸附的过程更为彻底，均压过程更为 充分，分子筛的性能得到较好的发挥，产氧率也会更高。利用涡轮增压技术，摆脱了体积庞 大、形体笨重的设计理念，它利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮 又带动同轴的叶轮，叶轮压送空气，使之增压进入气缸，当发动机转速增快，废气排出速度 与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸。本研究利用涡轮增压器将空气 压缩功能单位进行了小型化处理，同时可以实现流量的精确控制，使得整个氧供装置无论 是体积、重量还是噪声方面都大大减少，且运行稳定。3、本发明能够实现该氧源供给装置与呼吸装置之间的无缝对接，实现氧气自给；同时该装置可以分开打包，轻便提携，适合在战伤救护、野外急救、突发救援等紧急情况下 或正常情况下进行有效和稳定的通气。氧源装置的安全泄压阀和压力过高报警装置，能够 防止压力过大对管道和设备的损害。
图1是本发明具体实施例的整体结构示意图。图2是本发明具体实施例的呼吸装置的原理框图。图3a是本发明具体实施例的呼吸装置的主视图。图北是本发明具体实施例的呼吸装置的侧视图。图3c是本发明具体实施例的呼吸装置的俯视图。图4是本发明具体实施例的氧源供给装置的内部气路结构示意图。图5是本发明具体实施例的氧源供给装置的原理框图。图6a是本发明具体实施例的氧源供给装置的主视图。图6b是本发明具体实施例的氧源供给装置的俯视图。图6c是本发明具体实施例的氧源供给装置的后视图。
具体实施例方式具体实施例1 参照图1 图6c，本实施例包括呼吸装置1和氧源装置2，所述呼吸装置1和氧源 装置2之间的连接为易装拆式连接结构；呼吸装置1包括机壳1-1及设置在机壳1-1中的 氧气控制模块1-2、空气控制模块1-3、空-氧混合器1-4和呼吸回路模块1-5 ；在机壳1-1 上设有氧气输入接头1-6、空气输入接头1-7 ；空-氧混合器1-4的一个入口端通过氧气控 制模块1-2与氧气输入接头1-6的出气口连接、其另一个入口端通过空气控制模块1-3与 空气输入接头1-7的出气口连接，空-氧混合器1-4的出口端与呼吸回路模块1-5连接； 氧源装置2包括壳体2-1，在壳体2-1上设有空气进口，在壳体2-1中设有通过密闭管路依 次连通的过滤器2-2、增压机2-3、冷却器2-4、电磁阀2-5、分子筛床2_6、储氧气罐2_7、调 压阀2-8，过滤器2-2位于空气进口处，在壳体2-1上设有氧气输出接头2-9、空气输出接头 2-10，氧气输出接头2-9的进气口与储氧气罐2-7的出气管连通，空气输出接头2-10的进 气口与增压机2-3的出气管连通；呼吸装置1的机壳1-1上的氧气输入接头1-6通过外管 与氧源装置2的壳体2-1上的氧气输出接头2-9连接；呼吸装置1的机壳1-1上的空气输 入接头1-7通过外管与氧源供给装置2的壳体2-1上的空气输出接头2-10连接。参照图2、图3a、图北、图3c，氧气控制模块1_2中设有气道压力表1_8和流量计。 空气控制模块1-3中设有气道压力表1-8和流量计。空-氧混合器1-4中设有检测阀或安 全阀。呼吸回路模块1-5包括吸气阀1-51、吸气接口 1-52、呼气接口 1-53、呼器阀1巧4和 PEEP阀1-55 ；吸气接口 1-52通过吸气阀1_51与空-氧混合装置1_4的出口端连接；呼气 接口 1-53与呼器阀1-M、PEEP阀1-55依次连接。在机壳上还设有显示屏1_9、飞梭1_10、 扶手1-11。呼吸装置整个相对较小，显示屏占据大部分面积，显示屏主要是监控病人参数和 各个通气模式的显示。气道压力表放置右上方，实时监测病人呼吸压力，飞梭对选定的模式 或者功能进行确认，以便呼吸机进入设定工作状态。吸气接口 1-52设置在呼吸装置的右下方，直接连接病人呼吸回路。呼气接口 1-53包含呼气阀(PEEP阀1-55)，设置在左下角，方 便连接和更换。扶手设置在顶部，在搬运的时候较为方便的提携。气源入口设置两个，空气 和氧气，设置在机器背面靠下方的位置。参照图4，在增压机2-3与冷却器2-4之间的管路上设有安全泄压阀2_11。在过 滤器2-2与增压机2-3之间的管路上设有进气消声器2-12 ；在电磁阀2-5的排气管上设有 排气消声器2-13，所述电磁阀2-5为两位三通阀。分子筛床2-6由三个或者三个以上的颗 粒分子筛桶构成，在分子筛床2-6的出气口处设有冲洗通道2-20。参照图5，在壳体2-1中还设有电源模块2-14、PLC控制器2_15和运行状态显示 模块2-16，电源模块2-14的输出端之一与增压机2-3的电源输入端连接，电源模块2_14的 输出端之二与PLC控制器2-15的电源输入端连接；PLC控制器2-15的信号输入/输出端 之一与增压机2-3的信号输入/输出端连接，PLC控制器2-15的信号输入/输出端之二与 电磁阀2-5的信号输入/输出端连接，PLC控制器2-15的信号输入/输出端之三与运行状 态显示模块2-16的信号输入/输出端之一连接；运行状态显示模块2-16的信号输入/输 出端之二与调压阀2-8的信号输入/输出端连接；在壳体2-1中还设有压力过高报警装置 2-17，压力过高报警装置2-17的输入/输出端之一与增压机2-3的信号输入/输出端连接， 压力过高报警装置2-17的输入/输出端之二与储氧气罐2-7的信号输入/输出端连接。参照图6a、图6b、图6c，在壳体1的顶面上设有提手带2_18。在壳体2_1的空气 进口处设有过滤网2-19。在壳体2-11还设有显示器2-21、报警器2_22、压力表2_23、电源 开关2-M、功能按键2-25、电源输入插座246。本实施例中，所述增压机2-3可以由涡轮压缩机构成，使氧源装置2成为电脑控制 的涡轮增压氧源装置。由于涡轮增加具有体积小、压力大、流速快的优点，因此，本实施例利 用涡轮增压技术，摆脱了体积庞大、形体笨重的设计理念，它利用发动机排出的废气惯性冲 力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送空气，使之增压进入气缸，当 发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸。 本研究利用涡轮增压器将空气压缩功能单位进行了小型化处理，同时可以实现流量的精确 控制，使得整个氧供装置无论是体积、重量还是噪声方面都大大减少，且运行稳定。本发明的工作原理呼吸装置工作原理呼吸装置的气路分两路，分别是氧气控制模块和空气空气控 制模块。氧气控制模块控制和监测氧气的压力和流量，空气控制模块控制和监测空气的压 力和流量。两者进入到空-氧混合装置进行混合，达到预设的要求后，通过吸气阀、吸气接 口提供给病人，同时，病人可以与呼气接口、呼气阀直接连接，由PEEP阀对病人呼气的PEEP 值以及其他功能进行控制。工作时，氧源供给装置提供的氧气直接进入气源入口，通过设置 各种通气模式后，吸气时，呼气阀关闭，呼吸机就会按照指令将预设好的气体通过病人呼吸 回路输送到病人；呼气时，病人呼出气体直接经过呼气阀，根据不同病人的情况设置PEEP 水平，即呼气阀打开随不同情况而发生变化。气道压力表实时监测病人呼吸时的压力；各种 人体参数监测和反馈等由显示屏显示，及时反馈给医生。氧源供给装置的工作原理通过PLC控制器对涡轮压缩机进行控制，涡轮压缩机 抽取的空气通过空气过滤模块(含过滤器和消声器)处理后达到一定的压力，后由冷却器 对压缩后的空气进行冷却处理，直接通过电磁阀控制进入分子筛床，从分子筛出来的氧气会合后直接进入储氧气罐，保持一定的容量和压力，最后经过调压阀调压到机器供氧终端。 其中涡轮压缩机和电磁阀由可编程序逻辑控制技术进行控制，根据运行状态显示模块进行 氧浓度和压力、流量等反馈进行电磁阀和涡轮增压机的调节。在涡轮压缩机/空压机之后 设置一个安全泄压阀，以及储氧气罐后设置压力过高报警装置，通过运行状态显示模块进 行反馈，防止压力过大对管道和设备的损害。这些报警和保护装置包含安全阀、排气消声器 等机械类装置。具体实施例2:本实施例的特点是所述增压机2-3可以由空气压缩机构成，使氧源装置2成为电 脑控制的空气增压氧源装置。其余同具体实施例1。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任 何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的范围内，根据本发明的技术方案及其发明构 思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。
权利要求
1.基于氧气自给的便携式呼吸机，包括呼吸装置(1)，其特征是还包括与所述呼吸装 置(1)配接的自给式氧源装置O)，所述呼吸装置(1)和氧源装置( 之间的连接为易装拆 式连接结构；1)氧源装置(2)包括带空气进口的壳体0-1)，在壳体中设有通过密闭管路依 次连通的过滤器(2- 、增压机(2- 、冷却器(2-4)、电磁阀(2- 、分子筛床(2-6)、储氧气 罐(2-7)和调压阀0-8)，过滤器(2-2)位于壳体的空气进口处，在壳体(2-1)上设 有氧气输出接头(2-9)和空气输出接头(2-10)，氧气输出接头0-9)的进气口与储氧气罐 (2-7)的出气管连通，空气输出接头O-10)的进气口与增压机0-3)的出气管连通；2)在氧源装置O)的壳体中设有PLC控制器0-1 和运行状态显示模块 0-16)，PLC控制器0-15)的I/O 口之一与增压机0-3)的信号输入/输出端连接，PLC控 制器0-15)的I/O 口之二与电磁阀0-5)的信号输入/输出端连接，PLC控制器0-15)的 I/O 口之三与运行状态显示模块0-16)的信号输入/输出端之一连接；运行状态显示模块 (2-16)的信号输入/输出端之二与调压阀0-8)的信号输入/输出端连接；构成自动控制 结构的自给式氧源装置。
2.根据权利要求1所述的基于氧气自给的便携式呼吸机，其特征是呼吸装置(1)包 括机壳(1-1)及设置在机壳(1-1)中的氧气控制模块(1-2)、空气控制模块(1-3)、空-氧 混合器(1-4)和呼吸回路模块(1-5)；在机壳(1-1)上设有氧气输入接头(1-6)、空气输入 接头(1-7)；空-氧混合器(1-4)的一个入口端通过氧气控制模块(1- 与氧气输入接头 (1-6)的出气口连接、其另一个入口端通过空气控制模块(1-3)与空气输入接头(1-7)的出 气口连接，空-氧混合器(1-4)的出口端与呼吸回路模块(1-5)连接；呼吸装置(1)的机壳 (1-1)上的氧气输入接头(1-6)通过外管与所述氧源供给装置的壳体上的氧气 输出接头(2-9)连接；所述呼吸装置(1)的机壳(1-1)上的空气输入接头(1-7)通过外管 与所述氧源供给装置的壳体上的空气输出接头0-10)连接。
3.根据权利要求2所述的基于氧气自给的便携式呼吸机，其特征是在氧气控制模块 (1-2)和空气控制模块(1-3)中分别设有气道压力表(1-8)和流量计；在所述空-氧混合 器(1-4)中设有检测阀或安全阀。
4.根据权利要求2所述的基于氧气自给的便携式呼吸机，其特征是呼吸回路模块 (1-5)包括吸气阀(1-51)、吸气接口(1-52)、呼气接口(1-53)、呼器阀(1-54)和PEEP阀 (1-55)；吸气接口(1-52)通过吸气阀(1-51)与空-氧混合装置(1_4)的出口端连接；呼气 接口(1-5 与呼器阀(1-M)、PEEP阀(1-5 依次连接。
5.根据权利要求1或2所述的基于氧气自给的便携式呼吸机，其特征是在增压机 (2-3)与冷却器(2-4)之间的管路上设有安全泄压阀0-11)；在过滤器(2-2)与增压机 (2-3)之间的管路上设有进气消声器0-1 ；在电磁阀0-5)的排气管上设有排气消声器 (2-13)，所述电磁阀(2- 为两位三通阀。
6.根据权利要求1或2所述的基于氧气自给的便携式呼吸机，其特征是所述分子筛 床0-6)由三个或者三个以上的颗粒分子筛桶构成，在分子筛床0-6)的出气口处设有冲 洗通道O-20)。
7.根据权利要求1或2所述的基于氧气自给的便携式呼吸机，其特征是在氧源装置 ⑵的壳体中设有电源模块0-14)和压力过高报警装置0-17)，电源模块0-14)的输出端之一与增压机(2- 的电源输入端连接，电源模块0-14)的输出端之二与PLC控 制器0-1 的电源输入端连接；压力过高报警装置0-17)的输入/输出端之一与增压机 (2-3)的信号输入/输出端连接，压力过高报警装置0-17)的输入/输出端之二与储氧气 罐0-7)的信号输入/输出端连接。
8.根据权利要求1或2所述的基于氧气自给的便携式呼吸机，其特征是在壳体(2-1) 的顶面上设有提手带0-18)；在壳体的空气进口处设有过滤网0-19)。
9.根据权利要求1或2所述的基于氧气自给的便携式呼吸机，其特征是所述增压机 (2-3)由涡轮压缩机或空气压缩机构成。
全文摘要
本发明涉及基于氧气自给的便携式呼吸机，包括呼吸装置(1)，其特征是还包括自给式氧源装置(2)，所述呼吸装置(1)和氧源装置(2)之间的连接为易装拆式连接结构；氧源装置(2)包括带空气进口的壳体(2-1)，在壳体(2-1)中设有过滤器(2-2)、增压机(2-3)、冷却器(2-4)、电磁阀(2-5)、分子筛床(2-6)、储氧气罐(2-7)、调压阀(2-8)，电源模块(2-14)、PLC控制器(2-15)和运行状态显示模块(2-16)，PLC控制器(2-15)的I/O口之一与增压机(2-3)的信号输入/输出端连接，PLC控制器(2-15)的I/O口之二与电磁阀(2-5)的信号输入/输出端连接，PLC控制器(2-15)的I/O口之三与运行状态显示模块(2-16)的信号输入/输出端之一连接。本发明能够无缝连接、实现氧气自给；具有轻便提携、安全可靠和适用范围广的特点。
文档编号A61M16/00GK102120054SQ20111005542
公开日2011年7月13日 申请日期2011年3月9日 优先权日2011年3月9日
发明者屠伟峰, 窦建洪, 郭勇 申请人:广州军区广州总医院