專利名稱：便攜式智能人工鼻的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種人工鼻，尤其是一種便攜式的智能人工鼻。
背景技術(shù)：
長期以來對于人工氣道需長期帶管的患者要通過人工方法來替代上呼吸道部分功能，目前常用的人工方法有兩種電熱恒溫濕化器該裝置多裝備在新型呼吸機(jī)上，它能提供良好的加溫、加濕功能，能較好的模擬上呼吸道功能，然而其體積較大，不易攜帶，操作時需要專業(yè)醫(yī)務(wù)人員，不易移動，只適合于住院病人使用，而不適合氣管帶管并能走動的病人使用。人工鼻又名溫-濕交換過濾器，是一種放置于氣管造口或氣管插管上以溫暖及潮濕患者所呼吸的氣體的醫(yī)療器械，其基本原理是通過過濾裝置阻擋和吸附細(xì)菌和病毒， 將呼出的氣體的溫度和水分對吸入氣體進(jìn)行濕熱交換，以吸入適于人體的氣體。臨床常用的人工鼻本身不提供額外的加溫加濕功能，患者長時間吸入寒冷干燥的氣體后，會導(dǎo)致下呼吸道大量干痂形成，氣道阻力增加，氣道積痰嚴(yán)重，并易發(fā)下呼吸道感染，并使氧合能力大為下降，會增加肺部感染的機(jī)會和氣道護(hù)理的難度。為此，人們對人工鼻的加溫加濕功能作了一系列的改進(jìn)。如公告號為CN201182815Y的專利公開的一種人工鼻，在內(nèi)濾管末端和外套管末端的夾層中設(shè)置有防止漏氣的密封圈，在密封圈內(nèi)的外套管與內(nèi)濾管的夾層之間，設(shè)置有過濾用醫(yī)用紗布，使用時需要對過濾用醫(yī)用紗布作加濕處理。但是這種人工鼻的加濕僅通過醫(yī)用紗布實(shí)現(xiàn)，作用有限，并且仍不提供額外的加溫功能，僅憑呼出時氣體留下的水分和溫度對呼入的氣體加溫和加濕，容易使患者吸入寒冷干燥的空氣；又如公開號為CNlOl卯4141A的專利公開的一種人工鼻，在呼吸通路上設(shè)有加熱片和吸水膜，加熱片抵接在進(jìn)水口的內(nèi)端，吸水膜抵接在加熱片的內(nèi)表面上，還設(shè)有保溫隔熱海綿和過濾膜。使用時，將電源線接通，加熱片加熱，在進(jìn)水口處加入適量的純凈水，吸水膜將經(jīng)過加熱片加熱的水分吸住，且產(chǎn)生一定的濕度，還產(chǎn)生一定量的熱空氣，保溫隔熱海綿起到保溫隔熱的效果，不使熱量經(jīng)過空氣進(jìn)口流走，過濾膜起到過濾病菌的作用。但是這種人工鼻，臨床上與呼吸機(jī)結(jié)合使用，氣體經(jīng)呼吸機(jī)后送入人工鼻，并且加熱片需要使用交流電，仍不具有便攜性，只適合住院病人使用，并且對加溫和加濕的效果不作監(jiān)測無法控制，當(dāng)濕度過大或溫度過高時同樣無法確保正常的呼吸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種便攜式智能人工鼻，小型化，可隨身攜帶， 操作簡單，具有加溫加濕功能，并能自動精確控制的模擬上呼吸道功能。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種便攜式智能人工鼻，呼吸通路上依次設(shè)有空氣過濾器、流量傳感器、加熱器、加濕器和溫濕度傳感器，其特征在于，所述流量傳感器、所述加熱器、所述加濕器和所述溫濕度傳感器都與中央控制器電連接；所述加熱器和所述加濕器均采用直流電源供電。
進(jìn)一步地，所述加熱器為封閉的長方體，多個加熱片交錯固定在所述長方體的前端板和后端板上以形成管道狀回路，所述前端板的兩側(cè)分別設(shè)有第一進(jìn)氣口和第一出氣口。管道狀的回路增加了散熱表面積，節(jié)約了空間。更進(jìn)一步，所述加熱片固定在所述前端板上并與所述后端板相隔開，相鄰的所述加熱片固定在所述后端板上并與所述前端板相隔開?？商娲?，所述加熱器為一柱體，所述柱體上下底面分別設(shè)有第二進(jìn)氣口和第二出氣口，所述柱體內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有多個發(fā)熱片。可替代地，所述加熱器為一柱體，所述柱體上下底面分別設(shè)有第三進(jìn)氣口和第三出氣口，所述柱體外側(cè)壁上包覆有電熱膜。可替代地，所述加熱器為一柱體，所述柱體上下底面分別設(shè)有第四進(jìn)氣口和第四出氣口，所述柱體內(nèi)徑向地平行設(shè)置有多個網(wǎng)格加熱絲?？商娲?，所述加熱器為一柱體，所述柱體上下底面分別設(shè)有第五進(jìn)氣口和第五出氣口，柱體內(nèi)軸向設(shè)置有卷曲的電熱絲。上述加熱器的變形都可節(jié)能高效地對吸入的氣體進(jìn)行加熱。所述加熱器的表面設(shè)置有第一溫度傳感器，所述第一溫度傳感器與所述中央控制器電連接，當(dāng)加熱器表面溫度過高時，可通過中央控制器控制加熱器停止工作，以防止周圍的電子元件遭到破壞。所述加濕器包括底部外側(cè)設(shè)有電熱板的濕化罐，所述濕化罐內(nèi)的底部中央放置有儲水海綿，所述儲水海綿上置有中空網(wǎng)眼狀海綿或吸水濾紙，所述中空網(wǎng)眼狀海綿或吸水濾紙與所述濕化罐的側(cè)壁間隔開，所述濕化罐的側(cè)壁上設(shè)有加濕器進(jìn)氣口和加濕器出水口。由此可大大提高水分蒸發(fā)的表面積，有助于濕化效率的提高，也有利于對空氣進(jìn)行再次加溫。所述濕化罐的側(cè)壁上還設(shè)有加水口。以在濕化罐內(nèi)的水蒸發(fā)完后，進(jìn)行添加。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于將加熱器、加濕器小型化，改用直流電源供電，并且使得小型化后的加熱器、加濕器仍具有較高的工作效率，可便于患者隨身攜帶；通過中央控制器接收溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)反饋，控制加熱器和加濕器的工作，從而對吸入氣體的溫度和濕度進(jìn)行精確的控制，以更好的模擬人體的上呼吸道；采用直流電代替交流電供電，便于患者攜帶。


圖1為本發(fā)明的人工鼻的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明的加熱器一個實(shí)施例的剖面圖；圖3為本發(fā)明的加熱器另一個實(shí)施例的示意圖；圖4為本發(fā)明的加熱器另一個實(shí)施例的示意圖；圖5為本發(fā)明的加熱器另一個實(shí)施例的剖面圖；圖6為本發(fā)明的加熱器另一個實(shí)施例的剖面圖；圖7為本發(fā)明的加濕器的剖面圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。參見圖1，一種便攜式智能人工鼻，呼吸通路上依次設(shè)有空氣過濾器1、流量傳感器2、加熱器3、加濕器4和溫濕度傳感器5。該空氣過濾器1，對吸入的外界的空氣進(jìn)行過濾，對細(xì)菌和病毒起到過濾作用，有效降低受到污染的風(fēng)險(xiǎn)。優(yōu)選的，空氣過濾器1采用DAR人工鼻系列中的靜電式過濾器，其過濾膜為疏水性聚無紡步材料，此纖維具有永久電極性。由于細(xì)菌，病毒表面具備永久電極性，從而將其俘獲到過濾膜上。該流量傳感器2，與中央控制器6電連接，對通過的呼吸氣體流量進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測， 并將感測的流量數(shù)據(jù)傳送到中央控制器6。設(shè)每分鐘通氣量3升為低通氣量，即為正常成人平均呼吸氣體總量的一半，當(dāng)流量傳感器2測得的每分鐘通氣量小于3升時，中央控制器6 將發(fā)出報(bào)警，提示吸入氣體不足，有管路的阻塞或脫落等情況。優(yōu)選的，流量傳感器2采用美國Siargo公司的MF4008傳感器，該流量計(jì)專為小流量氣體的測量和過程控制而設(shè)計(jì)，采用微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)流量傳感芯片來制作，測量精度士(1. 5+0. 2FS) %。該加熱器3，與中央控制器6電連接，結(jié)合圖1、圖2，在本實(shí)施例中加熱器3為封閉的長方體形狀，加熱片31固定在前端板32上，并與后端板33相隔開，與此相鄰的加熱片 31固定在后端板33上，并與前端板32相隔開。多個加熱片31如此交錯排列形成管道狀回路。前端板32的兩側(cè)分別設(shè)置有第一進(jìn)氣口 34和第二出氣口 35。攝入的氣體從第一進(jìn)氣口 34進(jìn)入在管道狀回路上流通，通過加熱片31進(jìn)行加溫，而后從第一出氣口 35離開。管道狀的回路增加了散熱表面積，節(jié)約了空間。優(yōu)選的，加熱片31為陶瓷加熱片。為確保加熱器3表面的溫度不至于過熱而損壞周圍電子元件，在加熱器3的表面設(shè)有第一溫度傳感器，與中央控制器6電連接，可將感測的溫度數(shù)據(jù)傳送到中央控制器6，設(shè)定其表面溫度的預(yù)警值為60°C，當(dāng)測得表面溫度超過該預(yù)警值時，中央控制器6控制加熱器3停止工作?？商娲兀訜崞?也可以采用其他不同的加熱器如圖3所示，與上述的金屬陶瓷加熱器不同之處在于加熱器3為一柱體，上下底面分別開設(shè)有第二進(jìn)氣口和第二出氣口，柱體內(nèi)側(cè)的壁上設(shè)有多個發(fā)熱片311，攝入的氣體從第二進(jìn)氣口進(jìn)入，通過發(fā)熱片311 進(jìn)行加溫，而后從第二出氣口離開，優(yōu)選的，發(fā)熱片311為金屬發(fā)熱片；如圖4所示，與上述的金屬陶瓷加熱器不同之處在于加熱器3為一柱體，上下底面分別開設(shè)有第三進(jìn)氣口和第三出氣口，柱體外側(cè)壁上包覆有電熱膜321，攝入的氣體從第三進(jìn)氣口進(jìn)入，通過電熱膜 321發(fā)熱傳導(dǎo)到柱體內(nèi)的熱量進(jìn)行加溫，而后從第三出氣口離開；如圖5所示，與上述的金屬陶瓷加熱器不同之處在于加熱器3為一柱體，上下底面分別開設(shè)有第四進(jìn)氣口和第四出氣口，柱體內(nèi)徑向地平行設(shè)置有多個網(wǎng)格加熱絲331，攝入的氣體從第四進(jìn)氣口進(jìn)入，通過網(wǎng)格加熱絲331進(jìn)行加溫，而后從第四出氣口離開；如圖6所示，與上述的金屬陶瓷加熱器不同之處在于加熱器3為一柱體，上下底面分別開設(shè)有第五進(jìn)氣口和第五出氣口，柱體內(nèi)軸向設(shè)置有卷曲的電熱絲341，攝入的氣體從第五進(jìn)氣口進(jìn)入，通過電熱絲34進(jìn)行加溫，而后從第五出氣口離開，優(yōu)選的，電熱絲341為金屬電熱絲。該加濕器4，與中央控制器6電連接，結(jié)合圖1、圖7，經(jīng)過加熱器3加溫的空氣進(jìn)入加濕器4中。該加濕器4包括一濕化罐41，底部外側(cè)設(shè)有電熱板42，濕化罐41內(nèi)的底部中央放置有儲水海綿43，儲水海綿43上置有中空網(wǎng)眼狀海綿44。該中空網(wǎng)眼狀海綿44與濕化罐41呈同一形狀，并與其側(cè)壁間隔開?？諝鈴臐窕?1側(cè)壁的加濕器進(jìn)氣口 45進(jìn)入，通過濕化罐41底部的電熱板42發(fā)熱，使得濕化罐41內(nèi)的水溫升高，從而使得水汽蒸發(fā)，增加空氣濕度，濕化后的空氣從加濕器進(jìn)氣口 45相對側(cè)壁的加濕器出氣口 46離開。由此可大大有利于提高水分蒸發(fā)的表面積，有助于濕化效率的提高，也有利于對空氣進(jìn)行再次加溫。 優(yōu)選的，電熱板42為陶瓷電熱板。濕化罐41的側(cè)壁上還設(shè)有加水口 47，當(dāng)水蒸發(fā)完后，可通過該加水口 47將水添加到儲水海綿43。可替代地，中空網(wǎng)眼狀海綿44也可以是吸水濾紙。加熱器3和加濕器4均采用直流電源對加熱片31、發(fā)熱片311、電熱膜321、網(wǎng)格加熱絲331、電熱絲341，以及加熱板42供電，優(yōu)選的，電源為一次性鋰電池，尤其優(yōu)選的為雙鹿CR123A—次性鋰電池，卷繞式結(jié)構(gòu)獨(dú)有的低內(nèi)阻、大電流的特點(diǎn)，采用12v并聯(lián)二組電池進(jìn)行供電。該溫濕度傳感器5，設(shè)置在加濕器4的出口，與中央控制器6電連接，包括第二溫度傳感器51和濕度傳感器52，對經(jīng)過加溫和加濕后的氣體進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并將測得的溫度和濕度數(shù)據(jù)傳送到中央控制器6。氣體加熱的目標(biāo)值設(shè)定為32°C，當(dāng)?shù)诙囟葌鞲衅?1測得的溫度值低于32°C時，中央控制器6控制加熱器3啟動，對氣體進(jìn)行加熱；當(dāng)?shù)诙囟葌鞲衅?1測得的溫度值到達(dá)32°C時，中央控制器6控制加熱器3關(guān)閉，停止加熱。氣體加濕的上限設(shè)定為98%，下限設(shè)定為75%，當(dāng)濕度傳感器52測得的濕度值低于75%時，中央控制器6控制加濕器4啟動，底部的加熱板42開始加熱，空氣濕度增加；當(dāng)濕度傳感器52測得的濕度值高于98%時，中央控制器6控制加濕器4關(guān)閉，加熱板42停止加熱，濕化罐41 中的水不再蒸發(fā)。由此可以防止溫度過高或濕度過高的氣體進(jìn)入人體內(nèi)而傷害人體。優(yōu)選的，第二溫度傳感器51采用PT100熱電阻傳感器其體積小、分辨率高，0°C時阻值誤差為士0. 06%。濕度傳感器52采用瑞士 knsirion公司的SHTll傳感器，其體積小、功耗低，輸出標(biāo)定的數(shù)字信號，測濕精度為士3.0% RH。以外界溫度為12°C，濕度為42% RH(相對濕度)為例，用呼吸氣囊模擬人體自然呼吸，以每分鐘12次的呼吸頻率，潮氣量為400-600ML進(jìn)行測試。通過出口端的溫濕度傳感器5將測得的數(shù)據(jù)顯示在屏幕上，每隔兩分鐘將測得的溫濕度的結(jié)果記錄下來。結(jié)果見表1。外界溫度在12°C時，其加溫效果達(dá)到目標(biāo)值需沈分鐘，其后在該溫度點(diǎn)徘徊，直到電壓小于額定的值時。而濕度在第16分鐘接近設(shè)定目標(biāo)值，可見濕度到達(dá)目標(biāo)值的速度較快，而溫度達(dá)標(biāo)的時間相對較慢。通過在不同的外界溫濕度情況下檢測的多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)， 發(fā)現(xiàn)當(dāng)外界溫度小于10°C時，加熱的氣體溫度會隨之有所下降。由于加濕器4的加濕效果也有賴于儲倉濕化罐41內(nèi)的水溫度提升，外界溫度越低，其加濕效果同樣也趨于下降。通過多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，外界溫度范圍在0°C _25°C，濕度在38-62% RH時，其平均溫度實(shí)際提高18 °C，濕度提高48% RH。
權(quán)利要求
1.一種便攜式智能人工鼻，呼吸通路上依次設(shè)有空氣過濾器(1)、流量傳感器O)、加熱器(3)、加濕器(4)和溫濕度傳感器(5)，其特征在于，所述流量傳感器O)、所述加熱器 (3)、所述加濕器(4)和所述溫濕度傳感器( 都與中央控制器(6)電連接；所述加熱器(3) 和所述加濕器(4)均采用直流電源供電。
2.如權(quán)利要求1所述的人工鼻，其特征在于，所述加熱器(3)為封閉的長方體，多個加熱片(31)交錯固定在所述長方體的前端板(3 和后端板(3 上以形成管道狀回路，所述前端板(3 的兩側(cè)分別設(shè)有第一進(jìn)氣口(34)和第一出氣口(35)。
3.如權(quán)利要求2所述的人工鼻，其特征在于，所述加熱片(31)固定在所述前端板(32) 上并與所述后端板(33)相隔開，相鄰的所述加熱片(31)固定在所述后端板(33)上并與所述前端板(32)相隔開。
4.如權(quán)利要求1所述的人工鼻，其特征在于，所述加熱器(3)為一柱體，所述柱體上下底面分別設(shè)有第二進(jìn)氣口和第二出氣口，所述柱體內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有多個發(fā)熱片(311)。
5.如權(quán)利要求1所述的人工鼻，其特征在于，所述加熱器(3)為一柱體，所述柱體上下底面分別設(shè)有第三進(jìn)氣口和第三出氣口，所述柱體外側(cè)壁上包覆有電熱膜(321)。
6.如權(quán)利要求1所述的人工鼻，其特征在于，所述加熱器C3)為一柱體，所述柱體上下底面分別設(shè)有第四進(jìn)氣口和第四出氣口，所述柱體內(nèi)徑向地平行設(shè)置有多個網(wǎng)格加熱絲 (331)。
7.如權(quán)利要求1所述的人工鼻，其特征在于，所述加熱器(3)為一柱體，所述柱體上下底面分別設(shè)有第五進(jìn)氣口和第五出氣口，柱體內(nèi)軸向設(shè)置有卷曲的電熱絲(341)。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的人工鼻，其特征在于，所述加熱器(3)的表面設(shè)置有第一溫度傳感器，所述第一溫度傳感器與所述中央控制器(6)電連接。
9.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的人工鼻，其特征在于，所述加濕器⑷包括底部外側(cè)設(shè)有電熱板0 的濕化罐(41)，所述濕化罐內(nèi)的底部中央放置有儲水海綿(43)， 所述儲水海綿G3)上置有中空網(wǎng)眼狀海綿G4)或吸水濾紙，所述中空網(wǎng)眼狀海綿G4)或吸水濾紙與所述濕化罐Gl)的側(cè)壁間隔開，所述濕化罐Gl)的側(cè)壁上設(shè)有加濕器進(jìn)氣口 (45)和加濕器出氣口 (46)。
10.如權(quán)利要求9所述的人工鼻，其特征在于，所述濕化罐的側(cè)壁上還設(shè)有加水口 07)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種便攜式智能人工鼻，呼吸通路上依次設(shè)有空氣過濾器、流量傳感器、加熱器、加濕器和溫濕度傳感器，其特征在于，所述流量傳感器、所述加熱器、所述加濕器和所述溫濕度傳感器都與中央控制器電連接；所述加熱器和所述加濕器均采用直流電源供電。該人工鼻小型化，可隨身攜帶，操作簡單，具有加溫加濕功能，并能自動精確控制的模擬上呼吸道功能。
文檔編號A61M16/00GK102258821SQ20111009990
公開日2011年11月30日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者唐世雄, 姚壽國, 尹鳳英, 張建華, 朱華麟, 李宏, 楊士賢, 柳輝高, 王吉, 王涌, 陳星 申請人:朱華麟