一種能自動(dòng)修正閥門開度的流量控制模塊的制作方法
【專利說明】一種能自動(dòng)修正閥門開度的流量控制模塊 所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種能自動(dòng)修正閥門開度的流量控制模塊，屬于醫(yī)療單位使用的氧氣 吸入器中的流量控制部件。
【背景技術(shù)】
[0002] 氧氣吸入器是氧療過程中調(diào)節(jié)和觀察氧氣流量必備器具，流量調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)是 氧氣吸入器的兩個(gè)核心組成部件，流量調(diào)節(jié)閥主要用于氧氣的開啟/關(guān)閉、流量調(diào)整，流量 計(jì)用于觀察實(shí)時(shí)流量值。目前國內(nèi)醫(yī)院仍普遍浮標(biāo)式氧氣吸入器（浮子流量計(jì)），其優(yōu)點(diǎn)是 結(jié)構(gòu)簡單、成本低而耐用，但其缺點(diǎn)也很明顯，普遍存在流量調(diào)節(jié)不方便（人工調(diào)節(jié)旋鈕、 浮標(biāo)漂移不穩(wěn)定）、計(jì)量誤差大（供氣壓力變化引起）、數(shù)據(jù)無法存儲(chǔ)等缺憾。浮標(biāo)式氧氣 吸入器臨床應(yīng)用已長達(dá)幾十年還沒有更新?lián)Q代，這與近幾年快速發(fā)展醫(yī)療儀器的電子化、 智能化趨勢嚴(yán)重背離，究其原因是智能化氧氣吸入器核心部件電子流量控制閥、流量傳感 器的精度要求高（國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YYl107-2003要求流量誤差不超過4% )，而目前已經(jīng)上市 的電子流量控制閥、流量傳感器體積大、價(jià)格高、控制精度低，而定制精度符合要求的電子 流量控制閥價(jià)格更加昂貴，無法滿足智能化氧氣吸入器實(shí)際生產(chǎn)需要，因此不少技術(shù)方案 無法在實(shí)際生產(chǎn)中得以實(shí)施、或者實(shí)施后因產(chǎn)品價(jià)格昂貴醫(yī)院不能接受和推廣使用。
[0003] 為此，本發(fā)明在提出了一種能自動(dòng)修正閥門開度的流量控制模塊全新技術(shù)方案， 產(chǎn)品體積小、精度高、造價(jià)低，有利于普及推廣使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提出一種能自動(dòng)修正閥門開度的流量控制模塊，主要由控制單元、直流電 機(jī)、閥座、閥芯、密封圈、傳動(dòng)件、壓力傳感器組成，其主要特征是：閥門的開度與流量呈線性 關(guān)系特征，也就是閥門的開度跟流量成正比、相對(duì)流量與相對(duì)開度成正相關(guān)，控制單元發(fā)出 工作指令后，直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)閥芯在閥座內(nèi)位移，通過位移調(diào)節(jié)閥門的開度，達(dá)到控制氧氣開 啟/關(guān)閉、流量調(diào)整的目標(biāo)；同時(shí)氧氣通道內(nèi)設(shè)有的壓力傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測供氣壓力的 變化，當(dāng)供氣壓力衰減或者增大時(shí)，控制單元根據(jù)內(nèi)置的壓力/流量補(bǔ)償系數(shù)自動(dòng)重新調(diào) 節(jié)閥門的開度，對(duì)輸出氧氣做出流量補(bǔ)償；控制單元獲知壓力傳感器傳送的供氣壓力偏離 過大或者低于供氣壓力下限值時(shí)，控制單元能發(fā)出聲光電警示。
[0005] 所述的控制單元是以單片機(jī)為核心的控制模塊，控制單元包括但不限于單片機(jī)、 存儲(chǔ)模塊、時(shí)間芯片、控制按鈕、顯示模塊、警示模塊、集成電路；控制單元可以在本發(fā)明中 獨(dú)立設(shè)置，也可以共享使用數(shù)控類氧氣吸入器的核心控制模塊；
[0006] 所述的直流電機(jī)與控制單元聯(lián)通工作；
[0007] 所述的閥芯的外部形狀一般采用拋物線形錐形或球形，通用的是可采用子彈形外 形結(jié)構(gòu)，前段子彈頭部分為閥芯的密封體，后段子彈殼體部分為閥芯的固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸；
[0008] 所述的直流電機(jī)與閥芯之間設(shè)有傳動(dòng)件，直流電機(jī)能直接或間接帶動(dòng)閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)并 直線位移；
[0009] 所述的傳動(dòng)件包括但不限于齒輪、齒條、皮帶輪、曲軸、連桿、皮帶、鏈條、輪軸、軸 等的任意一種或幾種的組合；
[0010] 所述的閥芯的外周設(shè)有密封圈，密封圈一般可以是四氟乙烯、硅膠、乳膠等材料制 成的0型圈；
[0011] 所述的氧氣通道的前端采用氣源接頭連通供氣端口，氧氣通道的尾端設(shè)置快捷接 頭連接濕化瓶（潮化杯）、鼻氧管、吸氧面罩等；
[0012] 所述的氧氣通道的前端與尾端之間，至少應(yīng)設(shè)有一個(gè)閥座，閥座本身也可以是氧 氣通道的一個(gè)組成部分。閥座與閥芯形成一定的節(jié)流面積，當(dāng)閥芯被直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)位移時(shí)， 閥座與閥芯的相對(duì)節(jié)流面積可以在FO~Fmax之間調(diào)節(jié)（所謂閥門的相對(duì)節(jié)流面積是指調(diào) 節(jié)閥某一開度下的節(jié)流面積與全開時(shí)的節(jié)流面積之比，用f=F/Fmax來表示）。閥門的開度 與流量呈線性關(guān)系特征，也就是閥門的開度跟流量成正比、相對(duì)流量與相對(duì)開度成正相關(guān)， 即相對(duì)開度越小，閥門通道越小，相對(duì)流量越??；相對(duì)開度越大，閥門通道越大，相對(duì)流量越 大。相對(duì)開度為零，閥門關(guān)閉，這時(shí)流量為零。閥門的開度與流量的線性關(guān)系會(huì)隨著不同的 閥門結(jié)構(gòu)、形狀發(fā)生變化，出現(xiàn)直線、等百分比（對(duì)數(shù)）或拋物線幾種流量特性，均可采用通 用的函數(shù)公式計(jì)算，但在實(shí)際生產(chǎn)制備中不能用籠統(tǒng)的函數(shù)式表示，具體的還要要根據(jù)閥 體個(gè)體特征計(jì)算特定的試驗(yàn)曲線。
[0013] 如果采用呈線性關(guān)系特征的閥門，根據(jù)閥門的開度跟流量成正比、相對(duì)流量與相 對(duì)開度成正相關(guān)這一特征，在供氣壓力穩(wěn)定一致的狀態(tài)下，每一個(gè)相對(duì)閥門開度對(duì)應(yīng)一個(gè) 相對(duì)流量值，就是說設(shè)定閥門相對(duì)開度就可以同時(shí)設(shè)定相對(duì)流量、調(diào)節(jié)閥門開度便可調(diào)節(jié) 控制流量；也就是說只要在數(shù)控氧氣吸入器中標(biāo)定相對(duì)開度值，就可以直接給出相對(duì)流量 值。反過來講，只要在在數(shù)控氧氣吸入器的控制單元中標(biāo)出流量值參數(shù)，操作對(duì)應(yīng)流量值參 數(shù)設(shè)置按鈕并自動(dòng)設(shè)定對(duì)應(yīng)閥門開度，給出對(duì)應(yīng)的氧氣輸出量，而不再必要采用流量計(jì)監(jiān) 測與讀出流量。如果采用這一技術(shù)方案，那么制備數(shù)控類氧氣吸入器產(chǎn)品時(shí)就不需要把流 量傳感器或氣體流量計(jì)作為必須部件，大大降低了數(shù)控類氧氣吸入器的制造成本。但在實(shí) 際氧療中，供氣壓力常常是不均衡的，尤其是采用鋼瓶氧療時(shí)會(huì)隨著瓶內(nèi)氧氣消耗的不斷 增加而使瓶內(nèi)壓力衰減。根據(jù)這一問題本發(fā)明提出的具體解決方案是：在氧氣通道的前端 與尾端之間，至少應(yīng)設(shè)有一個(gè)壓力傳感器，壓力傳感器與控制單元聯(lián)通工作，實(shí)時(shí)監(jiān)測供氣 壓力變化并發(fā)送給控制單元；控制單元內(nèi)設(shè)有壓力/流量補(bǔ)償系數(shù)模型，控制單元根據(jù)壓 力傳感器傳送的供氣壓力變化給出對(duì)應(yīng)的壓力/流量補(bǔ)償系數(shù)，并指令直流電機(jī)根據(jù)給出 的對(duì)應(yīng)壓力/流量補(bǔ)償系數(shù)重新調(diào)節(jié)閥門開度，供氣壓力衰減時(shí)增加閥門開度、供氣壓力 增大時(shí)則減小閥門開度，使氧氣輸出量與醫(yī)護(hù)人員設(shè)定的氧療流量值保持動(dòng)態(tài)一致，由此 達(dá)成設(shè)定、調(diào)節(jié)和控制氧氣輸出流量的目的。
[0014] 在實(shí)際氧療中，無論中心供氧還是鋼瓶供氧的輸氣壓力是不穩(wěn)定的，醫(yī)護(hù)人員設(shè) 定了氧療的流量值（L/min)后，氧氣吸入器中用于觀察流量值的浮標(biāo)常常上下漂移，影響 計(jì)量的準(zhǔn)確性；而且如果采用鋼瓶供氧時(shí)壓力降到0.IOMPa以下就無法繼續(xù)使用。目前 傳統(tǒng)氧氣吸入器氧療時(shí)供氣壓力無法動(dòng)態(tài)監(jiān)測和警示，更不能自動(dòng)修正因壓力變化產(chǎn)生 的流量偏移；采用鋼瓶氧療時(shí)氣壓下限值要靠護(hù)理人員觀察壓力表，傳統(tǒng)氧氣吸入器無法 動(dòng)態(tài)警示壓力變化，瓶內(nèi)壓力不足時(shí)會(huì)影響氧療效果和安全性。本發(fā)明設(shè)有的壓力傳感 器與控制單元聯(lián)通工作，當(dāng)壓力傳感器獲取并傳送的供氣壓力偏離正常供氣壓力值時(shí)，控 制單元可以發(fā)出聲光電警示?？刂茊卧@知壓力傳感器傳送的供氣壓力偏離過大或者低 于供氣壓力下限值時(shí)，控制單元即可發(fā)出聲光電警示；警示的供氣壓力偏離值可以設(shè)置為 ±0. 05MPa、警示的供氣壓力下限值可以設(shè)置為0. lOMPa。
[0015] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：①采用閥門開度設(shè)定、計(jì)量和控制氧氣輸出流量，使制備數(shù)控類 氧氣吸入器時(shí)非必須采用流量傳感器或氣體流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量和控制；②采用壓力傳感器 進(jìn)行供氣壓力的動(dòng)態(tài)監(jiān)測，并由控制單元內(nèi)置的壓力/流量補(bǔ)償系數(shù)動(dòng)態(tài)修正調(diào)節(jié)閥門開 度，使氧氣輸出比傳統(tǒng)氧氣吸入器更加準(zhǔn)確、穩(wěn)定。③控制單元獲知壓力傳感器傳送的供氣 壓力偏離過大或者低于供氣壓力下限值時(shí)，控制單元級(jí)發(fā)出聲光電警示，使氧療監(jiān)護(hù)更及 時(shí)、更安全。采用本技術(shù)方案實(shí)施生產(chǎn)的流量控制模塊生產(chǎn)成本低、技術(shù)穩(wěn)定，可以廣泛應(yīng) 用于各種數(shù)控類氧氣吸入器產(chǎn)品中。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發(fā)明的的主體結(jié)構(gòu)示意圖
[0017] 圖2實(shí)施例二數(shù)控氧氣吸入器、標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)連接方法示意圖
[0018] 圖中所示：控制單元（1)、直流電機(jī)（2)、閥座（3)、閥芯（4)、密封圈（5)、傳動(dòng)件 (6)、壓力傳感器（7)、氧氣通道（8)、氧氣輸出口（9)、氣源接頭（10)、導(dǎo)線（11)、流量控制按 鈕（12)、數(shù)控氧氣吸入器（A)、可調(diào)壓壓力表（B)、標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)（C)、流量調(diào)節(jié)閥（D)、上位機(jī) (E)
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖1和實(shí)施例具體地說明本發(fā)明。
[0020] 1、實(shí)施例一：采用本發(fā)明制備的數(shù)控氧氣吸入器的舉例
[0021] 由于閥門的開度、流量系數(shù)等技術(shù)參數(shù)計(jì)算比較復(fù)雜，為了舉例說明簡單直觀，本 實(shí)施例采用流量特性為直線結(jié)構(gòu)特性的閥門舉例說明，所述的直線特性是指閥門的相對(duì)流 量與相對(duì)開度成直線關(guān)系，即單位開度變化引起的流量變化時(shí)常數(shù)。閥門的相對(duì)節(jié)流面積 與相對(duì)開度成直線關(guān)系；確定計(jì)算流量0人11^1 = 1〇17111；[11，(>)111；[11 = 0.117111；[11;
[0022] 閥門開度與流量放大倍率M如表1所示：
[0023] 表1放大倍率M
[0024]