气溶胶可视化系统的制作方法

本发明涉及医疗器械技术领域，涉及一种气溶胶可视化系统。

背景技术：

目前，新型冠状病毒肺炎成为威胁公众健康，影响经济发展的重要问题。其作为呼吸道传染疾病，可通过飞沫、气溶胶传播，是现代社会中最不易防治的传染病类型。由于飞沫和气溶胶的不可见性，病菌有效传播范围尚不可知，尤其是在患者使用呼吸支持系统时(例如：高流量吸氧，无创通气治疗，气管插管等)。为了防止病菌通过飞沫和气溶胶传播，有效切断传播途径，首先要明确病菌的有效传播范围和滞留时间，否则无法为医护防护提供有效依据。

技术实现要素：

本发明的主要目的就是针对以上存在的问题，提供一种能够确定气溶胶的传播范围和滞空时间的气溶胶可视化系统。

为了实现上述目的，本发明采用的气溶胶可视化系统的技术方案如下：所述的气溶胶可视化系统包括：

具有口腔和鼻腔的患者模型；

气溶胶发生器，用于产生模拟患者呼吸时的气溶胶，所述的气溶胶发生器与所述的患者模型的口腔和鼻腔相连接；

背景板，设置于患者模型的口腔和鼻腔的正前方矢状位；

激光发射器，设置于所述的背景板的下方，所述的激光发射器设置成发出的激光完全覆盖气溶胶范围；

相机，垂直设置于所述的背景板的预设距离，使得所述的背景板处于所述的患者模型和所述的相机之间，通过所述的相机，记录气溶胶的传播范围和滞空时间。

较佳地，所述的气溶胶发生器通过管道与所述的患者模型的气道相连通，所述的管道设置流速控制阀和流速检测器。

较佳地，所述的患者模型具有肺损伤模拟装置。

较佳地，所述的患者模型配置有呼吸支持装置。

采用了本发明的气溶胶可视化系统，将患者呼出的气溶胶可视化，有效分析患者使用呼吸支持系统(高流量吸氧、气管插管等)时所产生的气溶胶的播散范围和滞空时间，为呼吸道感染疾病的临床防护提供基础。

附图说明

图1为本发明的气溶胶可视化系统的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

如图1所示，为本发明采用的气溶胶可视化系统的具体实施例，其中所述的气溶胶可视化系统包括：具有鼻腔5和口腔6的患者模型4；气溶胶发生器12，用于产生模拟患者呼吸时的气溶胶，所述的气溶胶发生器12与所述的患者模型的口腔和鼻腔相连接；背景板3，设置于患者模型4的口腔和鼻腔的正前方矢状位；激光发射器2，设置于所述的背景板3的下方，所述的激光发射器2设置成发出的激光完全覆盖气溶胶范围；相机1，垂直设置于所述的背景板3的预设距离，使得所述的背景板3处于所述的患者模型4和所述的相机1之间，通过所述的相机1，记录气溶胶的传播范围和滞空时间。

激光发生器优选能产生532nm波长的激光发生器，能产生较好的散射图。

在本发明提供的气溶胶可视化系统中，患者模型最好具有完整的上呼吸道，即，口腔和鼻腔。

本发明提供的系统，可以利用气溶胶发生器产生的烟雾模拟患者呼出的气溶胶，并用激光照射使气溶胶可视化，用相机成像记录，结果直观可视化，以便于研究气溶胶的传播范围和滞空时间。由此，帮助在呼吸道传染疾病高发阶段，合理选择有效防控气溶胶的设备，指导新设备的设计和现有设备的改进。

通常，气溶胶的直径为0.001～100微米，气溶胶发生器优选能产生1微米以下气溶胶的发射器，使得，患者产生的气溶胶与气溶胶发生器产生的气溶胶在直径范围上是相同的，即在空中的运动轨迹，滞空时间等相同，所以可以用气溶胶发生器产生的气溶胶有效模拟患者产生的携带病菌的气溶胶。为便于辅助控制气溶胶流速，所述的气溶胶发生器12通过管道9与所述的患者模型的气道7相连通，所述的管道9设置流速控制阀10和流速检测器8，以便于模拟患者呼吸时的气流。气溶胶发生器产生的烟雾气溶胶，由管道9在调节流速后输送至患者模型的气道7，经由口腔6和鼻腔5呼出。

气溶胶产生的流速可以根据所模拟的不同情况进行调整，例如，患者正常呼吸、患者使用高流量吸氧、患者使用无创面罩等，以模拟不同情况时患者产生的气溶胶的传播范围。

为进一步模拟新冠病毒肺炎患者，所述的患者模型优选使用肺损伤模拟装置11。可以使用现有的肺损伤模拟装置，肺损伤模拟装置也称为模拟肺，通常是通过改变肺容积来模拟不同程度的肺损伤情况，以更准确的模拟气流通过呼吸道后的传播情况，目前，模拟肺可通过可改变容积的橡胶袋模拟，也可商购。

由此，通过调整气溶胶不同流速模拟患者的不同呼吸状况，通过模拟肺模拟患者的肺损伤状况，两者结合使用，可以更准确地模拟不同患者情况。

所述的患者模型可以配置有呼吸支持装置，例如高流量吸氧、无创正压通气面罩等。

在使用本发明提供的系统时，气溶胶通过气道7后，经过口腔和鼻腔呼出，激光发射器照射呼出的气溶胶显像，用相机记录以背景板为底的气溶胶成像，供后续分析；在此过程中，患者模型可以佩戴呼吸支持系统，以评估患者使用呼吸支持系统时所产生的气溶胶情况。

采用了本发明的气溶胶可视化系统，将患者呼出的气溶胶可视化，有效分析患者使用呼吸支持系统(高流量吸氧、气管插管等)时所产生的气溶胶的播散范围和滞空时间，为呼吸道感染疾病的临床防护提供基础。

因此，本发明的有益效果在于：

1)在呼吸道传染疾病高发阶段，指导医护合理选择有效防控气溶胶的设备；若短期内无更优设备，指导操作流程以尽可能规避气溶胶传染；

2)协助开发新设备(面罩或气管插管等)，通过模拟气溶胶传播情况对人机界面的设计提供指导；

3)模拟现有呼吸支持系统使用时气溶胶的传播情况，查缺补漏，改进现有装置。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

技术特征：

1.一种气溶胶可视化系统，其特征在于，包括：

具有口腔和鼻腔的患者模型；

气溶胶发生器，用于产生模拟患者呼吸时的气溶胶，所述的气溶胶发生器与所述的患者模型的口腔和鼻腔相连接；

背景板，设置于患者模型的口腔和鼻腔的正前方矢状位；

激光发射器，设置于所述的背景板的下方，所述的激光发射器设置成发出的激光完全覆盖气溶胶范围；

相机，垂直设置于所述的背景板的预设距离，使得所述的背景板处于所述的患者模型和所述的相机之间，通过所述的相机，记录气溶胶的传播范围和滞空时间。

2.根据权利要求1所述的气溶胶可视化系统，其特征在于，所述的气溶胶发生器通过管道与所述的患者模型的气道相连通，所述的管道设置流速控制阀和流速检测器。

3.根据权利要求1所述的气溶胶可视化系统，其特征在于，所述的患者模型具有肺损伤模拟装置。

4.根据权利要求1所述的气溶胶可视化系统，其特征在于，所述的患者模型配置有呼吸支持装置。

技术总结
本发明涉及一种气溶胶可视化系统，包括：具有口鼻结构的患者模型；气溶胶发生器，用于产生模拟患者呼吸时的气溶胶，气溶胶发生器与所述的患者模型的口鼻相连接；背景板，设置于患者模型的口鼻的正前方矢状位；激光发射器，设置于背景板的下方，激光发射器设置成发出的激光完全覆盖气溶胶范围；所述的相机，垂直设置于所述的背景板的预设距离，使得背景板处于所述的患者模型和所述的相机之间，通过相机，记录气溶胶的传播范围和滞空时间。采用了本发明的气溶胶可视化系统，将患者呼出的气溶胶可视化，有效分析患者使用呼吸支持系统(高流量吸氧、气管插管等)时所产生的气溶胶的播散范围和滞空时间，为呼吸道感染疾病的临床防护提供基础。

技术研发人员：李庆云;张柳;林莹妮;周剑平;李宁;李红鹏
受保护的技术使用者：上海交通大学医学院附属瑞金医院
技术研发日：2020.03.02
技术公布日：2020.05.26