专利名称：具有辅助干燥的除湿管及旁流气体分析仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及医疗器械，特别涉及用于检测气体的旁流气体分析仪及内部干燥管的结构设计。
背景技术：
旁流气体分析仪指的是一种从呼吸回路(口腔或鼻管)分流出一小部分气体样本， 并将气体样本通过采样气管送入检测室中进行定量分析的仪器。它既可以应用于监测二氧化碳、氧气和麻醉气体的吸入浓度和呼出浓度，也可以用于监测自主呼吸患者的呼吸频率。 旁流气体分析仪器不会增加患者连接部位的重量，适合小儿和新生儿。基于以上优势，旁流气体分析仪器已经广泛应用于医院手术室的多种气体分析，ICU呼末二氧化碳分析等场所。虽然旁流气体分析技术已经被广泛应用。在设计旁流气体分析仪器一个难题就是防止患者呼出的接近于体温的含饱和湿气的气体样本中的水汽及水汽冷凝成的液态水入采样室。液态水进入采样室进入采样气室会损坏仪器，水汽对分析结果会产生影响；目前不同的旁流气体仪器生产厂家采用多种方法解决这一问题。 脱水杯是被普遍采用的除水手段之一。干燥水杯是利用气体冷凝原理和PTFE 膜疏水特性制作的一种集水装置。PTFE膜是一种疏水性材料制成的膜，膜上布满一定孔径的小孔，根据气体分子和水分子的直径选择适当的孔径，可保证气体分子顺利通过的同时， 阻止水分子和其它各种杂质。当气体冷凝时，气体中的水颗粒凝结成较大的水颗粒。含有水颗粒的气体流经PFET疏水膜，水汽被阻拦下来，形成液态水流入水杯中。脱水杯的优点是可以较长时间连续脱水。缺点是脱水杯会造成样本气体检测信号上升时间较长，因此在同样上升时间条件下，使用脱水杯的气体样本流速较高。结合脱水杯的以上特点，脱水杯虽然具有较长时间连续脱水的优点，但是在在样本气体低流速，高呼吸率的情况下不适合使用。Nation管也是被广泛使用的除湿手段之一。它根据硫酸的亲水性去除水汽。 Nafion管中含有硫酸基团，其对水的亲和力非常高。因此它可以将水汽吸入Nafion管内。 水分子在Naf ion管内从一个硫酸基团迁移到另一个硫酸基团,然后到达Naf ion管的外壁， 最后进入到Nafion管外壁的环境中。同理，Nafion管也可以将管外壁的水汽转移到管内壁。当由Nafion管内壁转移到管外壁的分子数等于与由管外壁进入管内壁的水分数相等时,Nafion管内外达到湿度平衡。因此,Nafion管的气体湿度取决于Nafion管外部气体湿度。Nafion管不会增加信号的上升时间，因此允许采用较低的样本流速。但是Nafion 管的除湿效果取决于Nafion管内外气体的湿度差。当外界湿度较高时，Nafion管的除湿效果会受到严重的影响。另外Nafion管成本较高且脆弱，在使用时如果不慎，容易造成 Nafion管的损坏，增加了更换成本。
发明内容[0009]本实用新型提供一种干燥管及其分析仪，采用增设辅助干燥的双层干燥管结构， 解决现有技术中成本高以及需要很高样本流速的技术问题。本实用新型为解决上述技术问题所提供的这种具有辅助干燥的除湿管，该除湿管包括干燥管芯以及在该干燥管芯两端设置的第一进气口和第一出气口，该干燥管芯外面还套装有外围管，该外围管的两端分别设有进气机构和第二出气口，外围管的内壁与干燥管芯的外壁之间留有气道，所述干燥管芯为Nafion管或NOMO Polymer除湿管。所述外围管的长轴线与干燥管芯的长轴线平行或重合，所述进气机构和第一出气口位于外围管和干燥管芯一端，所述第一进气口和第二出气口位于外围管和干燥管芯的另一端。本实用新型的进一步改进在于所述进气机构包括第二进气口以及干燥室，该干燥室的第三出气口连接所述第二进气口，该干燥室的底端通过单向阀连接集水装置，所述外围管通过该干燥室的第三进气口进气。本实用新型采用上述除湿管制成的旁流气体分析仪包括外壳、设置于该外壳内的检测室、真空泵以及设置在外壳上的除湿管，所述除湿管的第一进气口连接分析仪的采样气管，所述除湿管的第一出气口连接所述检测室的第四进气口，检测室的第四出气口连接真空泵的第五进气口，所述除湿管的第二出气口通过出气管路连接真空泵的第五进气口， 所述真空泵的第五出气口接大气，气道内的空气流速是Nafion管内空气流速的2 3倍。本实用新型采用增大Nafion管内外的湿度差的手段，同时结合气体对流的方法， 增强Nafion管除湿的效果，解决了在高湿度环境下Nafion管无法达到除湿效果的问题。由于本实用新型采用了双层结构，即将Nafion管嵌套在具有一定机械强度的外壳内，并与外壳形成腔体结构，使Nafion管与外界隔离。因此Nafion管不易受到外部应力而发生损坏， 保护脆弱的Nafion管，延长其使用寿命，降低了更换损坏的Nafion管所带来的费用。
图I是本实用新型除湿管的原理框图。图2是本实用新型旁流气体分析仪的原理框图。图中标号说明100—除湿管；10—干燥管芯；11—第一进气口 ；12—第一出气口 ； 20—外围管；21—进气机构；22—第二出气口 ；221—出气管路；23—气道；211—第二进气口 ；212—干燥室；213—第三出气口 ；214—单向阀；215—集水装置；216—第三进气口 ； 217—疏水膜；30—外壳；31—初级干燥室；32—冷却管；40—检测室；41 一第四进气口 ； 42—第四出气口 ；43—亲水性过滤膜；50—真空泵；51—第五进气口 ；第五出气口 52接大气；60—采样气管。连接所述初级干燥室31。
具体实施方式
结合上述附图说明本实用新型的具体实施例。由图I中可知，这种具有辅助干燥的除湿管100包括干燥管芯10以及在该干燥管芯10两端设置的第一进气口 11和第一出气口 12，该干燥管芯10外面还套装有外围管20， 该外围管20的两端分别设有进气机构21和第二出气口 22，外围管20的内壁与干燥管芯 10的外壁之间留有气道23，所述干燥管芯10为Nafion管或NOMO Polymer除湿管。空气进入外围管20与干燥管芯10之间，在外围管20与干燥管芯10之间形成干燥的环境，当采集的样本气体进入干燥管芯10，干燥管芯10将样本气体中的水汽转移蒸发到干燥的空气中，经过干燥的样本气体由干燥管芯10的出气流出。由于干燥空气吸收了干燥管芯10蒸发的水汽，形成潮湿的空气，在排气装置的作用下将潮湿的空气排除，保持外围管20与干燥管芯10之间的环境时刻保持干燥。由图I中可知，所述外围管20的长轴线与干燥管芯10的长轴线平行或重合，所述进气机构21和第一出气口 12位于外围管20和干燥管芯10—端，所述第一进气口 11和第二出气口 22位于外围管20和干燥管芯10的另一端。外围管20与干燥管芯10之间的气体与干燥管芯10内的样本气体成对流关系，可以增强除湿的效果。由图I和图2中可知，所述进气机构21包括第二进气口 211以及干燥室212，该干燥室212的第三出气口 213连接所述第二进气口 211，该干燥室212的底端通过单向阀214 连接集水装置215，所述外围管20通过该干燥室212的第三进气口 216进气，所述第三出气口 213与第二进气口 211的连接处设置有疏水膜217。干燥室212内部安装有PTFE的疏水膜217。PTFE疏水膜采um级过滤膜，它可以阻止绝大部分的细小水颗粒通过。干燥室212 的底部设有单向阀214，疏水膜过滤出的液态水在重力的作用下经过单向阀214排出，单向阀214可以允许液态水流出，同时阻止环境气体进入干燥室。集水装置215设置于单向阀 214外，用于存储单向阀214排出的液态水，防止液态水滴落。所述集水装置215可以是集水盒(水杯)或海绵体，在干燥空气时产生的液态水量不是很大，当少量液体进入吸水性海绵后，不会产生水滴滴落。吸水海绵中的水分能够慢慢的蒸发到周围的环境中。这样就减少了更换水杯的麻烦。由图I和图2中可知，本实用新型采用上述具有辅助干燥的除湿管的旁流气体分析仪包括外壳30、设置于该外壳30内的检测室40、真空泵50以及设置在外壳30上的除湿管100，所述除湿管100的第一进气口 11连接分析仪的采样气管60，所述除湿管100的第一出气口 12连接所述检测室40的第四进气口 41，检测室40的第四出气口 42连接真空泵 50的第五进气口 51，所述除湿管100的第二出气口 22通过出气管路221连接真空泵50的第五进气口 51，所述真空泵50的第五出气口 52接大气。整个除湿管安装在分析仪外壳30 外侧，用于采样气体进入气体检测室之前的除湿，分析仪外壳30内包括检测室40及真空泵50，检测室40与真空泵50相连接。本实用新型的核心部分是双层除湿管及干燥室。双层除湿管结构如图I所示。外围管20可为聚丙稀管、玻璃管、不锈钢管或其他材料，外围管 20内嵌套一个干燥管芯10，组成一个同轴的双层结构。干燥管芯10的第一进气口与外部采样气管相连接，第一出气口连接可更换亲水性过滤膜43，亲水性过滤膜与检测室40相连接，外围管20的两端设计有第二进气口和第二排气口，第二进气口与干燥室212相连接，第二排气口通过潮湿空气排出管道221与真空泵50相连接。经过双层干燥管芯除湿的样本气体变得干燥，经过出口流出干燥管芯，进入亲水性过滤膜43。亲水性过滤膜有两个作用 I)吸收残余的液态水。2)过滤掉从患者呼吸回路进入采样气管的细菌及痰等杂质。经过亲水性过滤膜过滤后的气体，便可以进入检测气室7进行检测。由图I和图2中可知，所述第一出气口 12与第四进气口 41的连接处设有可更换的亲水性过滤膜43。干燥室212内部安装有PTFE疏水膜217。PTFE疏水膜采um级过滤膜，它可以阻止绝大部分的细小水颗粒通过。干燥室212的底部设有单向阀215，疏水膜过滤出的液态水在重力的作用下经过单向阀215排出。单向阀215可以允许液态水流出，同时阻止环境气体进入干燥室。储水215设置于单向阀215外，用于存储单向阀215排出的液态水，防止液态水滴落。PTFE疏水膜217在对空气进行除湿时，空气的中的水汽会不断积累成液态水。液态水在的重力作用下脱离PTFE疏水膜，经过单向阀215，集水装置215中。 单向阀应该在少量的液态水的重力条件下能够导通。液态水进入到集水装置215中，并在周围环境的作用下周围的空气中。由于液态水是利用重力的作用脱离PTFE疏水膜217，并通过单向阀215进入到集水装置215中，因此应该保证液态水能够在重力的作用下流过单向阀。所述分析仪还包括设置于外壳30内的初级干燥室31，所述进气机构21连接所述初级干燥室31，所述进气机构21通过冷却管32连接所述初级干燥室31。干燥室212连接冷却管32的一端，冷却管32的另一端接在分析仪外壳30内。冷却管32用于将来自分析仪外壳30内的温度较高的气体冷却，使水颗粒凝结成较大水颗粒，增加PTFE疏水膜217的除水效果。冷却管32暴露在分析仪外壳的外部环境中，由于分析仪外壳内部的温度比外壳分析仪外壳外部的环境温度较高，当分析仪内部的高温气体在真空泵的作用下进入冷却管后，受外界低温环境影响，冷却管内空气降温，此时冷却管32内空气中的水颗粒开始凝聚成直径较大的水颗粒。冷却后的空气经过PTFE疏水膜217形成干燥空气，进入外围管20 内。冷却管32可以采用导热性能较好的铝、铜或其他材料，使进入冷却管内的气体能够快速与外界空气进行热量交换，增强冷却效果。本实用新型除湿管在工作时，真空泵50启动，从患者呼吸回路获取的样本气体进入干燥管芯10内。进入干燥管芯10与外围管20之间的干燥空气在真空泵50的作用下与采样气体形成相反的流动方向，形成对流关系。为了获得良好的除湿效果，可以适当增大干燥空气 与样本气体的流速比值，优选实例中气道23内的空气流速是干燥管芯10内空气流速的2 3倍。在干燥管芯10的作用下，样本气体内的水汽转移到了外围管的腔体内的干燥空气中，外围管内的干燥空气吸收了干燥管芯10蒸发的水汽，变成潮湿空气，潮湿空气在真空泵50的作用下，经过潮湿空气排出管道排出，使腔体内的空气时刻保持干燥状态。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明 。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求1.一种具有辅助干燥的除湿管，该除湿管(100)包括干燥管芯(10)以及在该干燥管芯(10)两端设置的第一进气口( 11)和第一出气口( 12)，其特征在于该干燥管芯(10)外面还套装有外围管(20)，该外围管(20)的两端分别设有进气机构(21)和第二出气口(22)，外围管(20)的内壁与干燥管芯(10)的外壁之间留有气道(23)。
2.根据权利要求I所述具有辅助干燥的除湿管，其特征在于所述外围管(20)的长轴线与干燥管芯(10)的长轴线平行或重合，所述进气机构(21)和第一出气口(12)位于外围管(20)和干燥管芯(10)—端，所述第一进气口(11)和第二出气口(22)位于外围管(20)和干燥管芯(10)的另一端。
3.根据权利要求I或2所述具有辅助干燥的除湿管，其特征在于所述进气机构(21) 包括第二进气口( 211)以及干燥室(212)，该干燥室(212)的第三出气口(213)连接所述第二进气口( 211)，该干燥室(212)的底端通过单向阀(214 )连接集水装置(215)，所述外围管 (20 )通过该干燥室(212)的第三进气口( 216 )进气。
4.根据权利要求4所述具有辅助干燥的除湿管，其特征在于所述第三出气口(213)与第二进气口(211)的连接处设置有疏水膜(217)。
5.根据权利要求4所述具有辅助干燥的除湿管，其特征在于所述集水装置(215)为集水盒或海绵体。
6.根据权利要求I或2所述具有辅助干燥的除湿管，其特征在于所述干燥管芯(10) 为Nafion管或NOMO Polymer除湿管。
7.一种采用如权利要求I至6中任一项所述具有辅助干燥的除湿管的旁流气体分析仪，其特征在于该分析仪包括外壳(30)、设置于该外壳(30)内的检测室(40)、真空泵(50) 以及设置在外壳(30)上的除湿管(100)，所述除湿管(100)的第一进气口(11)连接分析仪的采样气管(60)，所述除湿管(100)的第一出气口(12)连接所述检测室(40)的第四进气口(41)，检测室(40)的第四出气口(42)连接真空泵(50)的第五进气口( 51)，所述除湿管 (100)的第二出气口(22)通过出气管路(221)连接真空泵(50)的第五进气口(51)，所述真空泵(50)的第五出气口(52)接大气。
8.根据权利要求7所述的旁流气体分析仪，其特征在于所述第一出气口(12)与第四进气口(41)的连接处设有可更换的亲水性过滤膜(43)。
9.根据权利要求7所述的旁流气体分析仪，其特征在于所述分析仪还包括设置于外壳(30 )内的初级干燥室(31)，所述进气机构(21)连接所述初级干燥室(31)。
10.根据权利要求9所述的旁流气体分析仪，其特征在于所述进气机构(21)通过冷却管(32 )连接所述初级干燥室(31)。
11.根据权利要求7所述的旁流气体分析仪，其特征在于所述气道(23)内的空气流速是干燥管芯(10)内空气流速的2 3倍。
专利摘要一种具有辅助干燥的除湿管(100)包括干燥管芯(10)以及在该干燥管芯(10)两端设置的第一进气口(11)和第一出气口(12)，该干燥管芯(10)外面还套装有外围管(20)，该外围管(20)的两端分别设有进气机构(21)和第二出气口(22)，外围管(20)的内壁与干燥管芯(10)的外壁之间留有气道(23)。本实用新型采用增大Nafion管内外的湿度差的手段，同时结合气体对流的方法，增强Nafion管除湿的效果，解决了在高湿度环境下Nafion管无法达到除湿效果的问题。
文档编号B01D53/26GK202478790SQ20112054651
公开日2012年10月10日 申请日期2011年12月23日 优先权日2011年12月23日
发明者孙继蕃, 秦钊, 郑如海, 陈璐 申请人:深圳市理邦精密仪器股份有限公司