CN109767679A - 一种呼吸实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种呼吸实验装置，包括呼吸器、吸入气囊、呼出气囊及气源模块；所述呼吸器包括用于含在实验对象口腔中的呼吸嘴和气流管道，所述呼吸嘴连接在该气流管道的前端，所述气流管道的后端分出吸气通道及呼气通道两条支路，所述吸气通道和所述呼气通道内分别安装有单向阀；所述吸入气囊设有进气口、出气口和排气口，所述吸气通道与所述吸入气囊的出气口连通，所述吸入气囊的进气口连通所述气源模块；所述呼出气囊设有进气口和排气口；所述气源模块为所述吸入气囊提供气体；所述吸入气囊和所述呼出气囊均为柔性材质制成。用本呼吸实验装置呼吸时，呼出气体和吸入气体分离，保证呼吸实验模拟的正确性，提高研究结果的价值。

Description

一种呼吸实验装置

技术领域

本发明涉及一种呼吸实验装置，属于医药学实验装置领域。

背景技术

医学领域中涉及高原缺氧条件对人、动植的健康和生长特性的影响研究，而药学领域涉及到不同大气环境对药物吸收的影响从而影响治疗效果的研究。此外，在航天、太空站、潜艇等人员安全等课题方面也需要研究不同的气体环境对人体健康的影响。这些研究是该领域专家关注的热点，相关的实验环境的建立是些研究的关键。目前还没有关于特殊气体环境对人体健康的影响的专门的可进行相关检测的装置，所用的装置都是东拼西凑的零散的器件组合。例如，现有呼吸器只有类似于潜水用的单通道的吸入式呼吸器，没有呼出气体的单独的通道，所接气源虽经一定的减压处理，但还是有一定的压力的，以保证人在水下吸气时在压力作用下流向口腔，使用者不会太费力就可以吸到氧气。而呼气时也不用考虑呼出的气体对吸入气体浓度的影响，直接将气体呼出到外部环境中就可以了。医学和药学领域中的呼吸实验与此种情况有着严格的区别：吸入的气体的浓度模拟的是环境的气体组分，在实验过程中要求吸入的气体组分浓度不会因呼出的气体的掺杂而产生改变，且吸入和呼出的动作完全模拟的是自然呼吸状态，不能让呼出和吸入气体时额外付出体力，这样才会保证实验模拟的正确性，研究结果才有价值。现有的呼吸器难以满足这些要求，使研究的准确性和结果的可靠性均受到质疑。为检测特殊气体组分对人体产生的影响，往往需要用类似MR类的仪器定量检测人体的血氧浓度等生命体征参数，所用的实验装置占用较大的检测空间。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种呼吸实验装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种呼吸实验装置，包括呼吸器、吸入气囊、呼出气囊及气源模块；所述呼吸器包括用于含在实验对象口腔中的呼吸嘴和气流管道，所述呼吸嘴连接在该气流管道的前端，所述气流管道的后端分出吸气通道及呼气通道两条支路，所述吸气通道和所述呼气通道内分别安装有单向阀；所述吸入气囊设有进气口、出气口和排气口，所述吸气通道与所述吸入气囊的出气口连通，所述吸入气囊的进气口连通所述气源模块；所述呼出气囊设有进气口和排气口，所述呼气通道连通所述呼出气囊的进气口；所述气源模块为所述吸入气囊提供气体；吸气时，所述呼气通道内的单向阀关闭，气体依次经过所述呼入气囊、所述吸气通道、所述气流管道到达所述呼吸嘴，呼气时，所述吸气通道内的单向阀关闭，气体依次经过所述呼吸嘴、所述气流管道、所述呼气通道到达所述呼出气囊；所述吸入气囊和所述呼出气囊均为柔性材质制成。

优选地，所述吸入气囊的排气口和所述呼出气囊的排气口均设有单向阀，所述吸入气囊上和所述呼出气囊上均安装有气压传感器，所述气压传感器监测所述吸入气囊和所述呼出气囊内外气压差后发出信号，控制所述单向阀的开关状态。

优选地，所述吸入气囊的排气口和所述呼出气囊的的排气口的单向阀外均连接取样管。

优选地，所述气源模块包括若干气瓶、流量调节阀、气体流量计及气体混合器，所述气瓶的出口安装所述流量调节阀，所述气瓶输出气体经过所述气体流量计之后在所述气体混合器当中混合，所述气体混合器的出口与所述吸入气囊的进气口相连通。

优选地，所述流量调节阀出口和所述气体流量计螺纹连接。

优选地，所述气流管道、所述吸气通道和所述呼气通道三者的连接点上设有转动装置，所述吸气通道和呼气通道可转动。

优选地，所述呼吸嘴与所述气流管道螺纹连接。

优选地，所述呼吸嘴上安装有柔性鼻塞。

优选地，所述单向阀包括一中空的阀壳，所述阀壳前部的内壁上设有一圈周向凸缘，所述阀壳中部的内壁上设有一圈周向挡环，还包括一贯穿在所述阀壳的中空腔中的阀芯，所述阀芯的长度大于所述周向凸缘的前端面到所述周向挡环的后端面的距离，所述阀芯的前端设置密封垫，所述阀芯的后端设置挡板，所述挡板上设置通气孔；当气流从后端吹向前端时，气流通过所述通气孔吹向所述密封垫，所述密封垫受力向前端位移，所述密封垫和所述周向凸缘形成缝隙，气流从该缝隙中通过，所述周向挡环的后端面挡住所述挡板防止所述阀芯被吹走；当气流从前端吹向后端时，气流将所述密封垫吹动，所述密封垫受力贴付在所述周向凸缘前端面上，气流被阻断。

优选地，所述密封垫和所述周向挡板均为硅胶材料制成。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

1.所述呼吸器设有呼吸嘴、气流管道、吸气通道及呼气通道，所述吸气通道和所述呼气通道内分别安装有单向阀，吸气时，所述呼气通道内的单向阀关闭，气体依次经过所述呼入气囊、所述吸气通道、所述气流管道到达所述呼吸嘴，呼气时，所述吸气通道内的单向阀关闭，气体依次经过所述呼吸嘴、所述气流管道、所述呼气通道到达所述呼出气囊，呼吸时，呼出气体和吸入气体分离，以保证在实验过程中吸入气体成分和呼出气体成分互不影响，保证呼吸实验模拟的正确性，提高研究结果的价值。

2.所述吸入气囊和呼出气囊均为柔性材质制成，可根据外界环境压力大小自由伸缩体积，可确保与外界环境无压差，实现自然呼出和吸气，以模拟人体在自然呼吸状态，进一步保证呼吸实验模拟的正确性，提高研究结果的价值。

3.所述吸入气囊上和所述呼出气囊上均安装有气压传感器，所述气压传感器监测所述吸入气囊和所述呼出气囊内外气压差后发出信号，控制所述单向阀的开关状态，进一步地保证所述吸入气囊和呼出气囊内部的压力与外界没有压差，实现自然呼出和吸气，以模拟人体在自然呼吸状态，进一步保证呼吸实验模拟的正确性，提高研究结果的价值。

4.所述呼吸嘴与所述气流管道通过螺纹连接，所述呼吸嘴可方便更换，可对多个实验对象进行检测，检测效率高。

5.所述气流管道、所述吸气通道和所述呼气通道三者的连接点上设有调节旋钮，所述吸气通道和呼气通道可绕所述调节旋钮转动，呼吸器的三个通道所在的平面之间的相对位置可调节，可适应实验中所用仪器对空间的要求。

6.所述单向阀的所述密封垫和所述周向挡板均为硅胶材料制成，为柔性材料，所述单向阀在单向通气时，只需气体流动即可开启，不需额外开启压力，使用十分便捷。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的呼吸实验装置的整体示意图。

图2为本发明的呼吸实验装置的呼吸器的结构示意图。

图3为本发明的呼吸实验装置的吸入气囊的结构示意图。

图4为本发明的呼吸实验装置的呼出气囊的结构示意图。

图5为本发明的呼吸实验装置的气源模块的结构示意图。

图6为本发明的呼吸实验装置的单向阀的结构示意图，图中箭头所示方向为气流方面，虚线所示的为所述单向阀打开时所述阀芯的位置图。

图7为本发明的呼吸实验装置的转动装置的结构示意图。

附图标记：呼吸器1，呼吸嘴11，气流管道12，吸气通道13，呼气通道14，转动装置15，调节旋钮151，连接杆152，阀芯153，旋转定子154，旋转转子155，柔性鼻塞16，吸入气囊2，呼出气囊3，气源模块4，气瓶41，流量调节阀42，气体流量计43，气体混合器44，单向阀5，阀壳51，周向凸缘52，周向挡环53，阀芯54，密封垫55，挡板56，通气孔57，取样管6，气压传感器7。

具体实施方式

下面通过实施例具体说明本发明的内容：

一种呼吸实验装置，包括呼吸器1、吸入气囊2、呼出气囊3及气源模块4。所述呼吸器1包括用于含在实验对象口腔中的呼吸嘴11和气流管道12，所述呼吸嘴11连接在该气流管道12的前端，所述气流管道12的后端分出吸气通道13及呼气通道14两条支路，所述吸气通道13和所述呼气通道14内分别安装有单向阀5。所述吸入气囊2设有进气口、出气口和排气口，所述吸气通道13与所述吸入气囊2的出气口连通，所述吸入气囊2的进气口连通所述气源模块3。所述呼出气囊3设有进气口和排气口，所述呼气通道14连通所述呼出气囊3的进气口。所述气源模块4为所述吸入气囊2提供气体。吸气时，所述呼气通道14内的单向阀5关闭，气体依次经过所述呼入气囊2、所述吸气通道13、所述气流管道12到达所述呼吸嘴11，实验对象***所述呼吸嘴11，气体进入实验对象的肺部。呼气时，所述吸气通道13内的单向阀关闭，从实验对象肺部呼出的气体依次经过所述呼吸嘴11、所述气流管道12、所述呼气通道14到达所述呼出气囊3。呼吸时，呼出气体和吸入气体分离，以保证在实验过程中吸入气体成分和呼出气体成分互不影响，保证呼吸实验模拟的正确性，提高研究结果的价值。

所述吸入气囊2和所述呼出气囊3均为柔性材质制成，可根据外界环境压力大小自由伸缩体积，可确保与外界环境无压差，实现自然呼出和吸气，以模拟人体在自然呼吸状态，进一步保证呼吸实验模拟的正确性，提高研究结果的价值。

所述吸入气囊2的排气口和所述呼出气囊3的排气口均设有单向阀5，所述吸入气囊2上和所述呼出气囊3上均安装有气压传感器7，所述气压传感器7监测所述吸入气囊2和所述呼出气囊3内外气压差后发出信号，控制所述单向阀5的开关状态。当所述吸入气囊2和所述呼出气囊3中的气压大于外界气压时，所述单向阀5打开排气，该单向阀5可配合柔性材质制成的所述吸入气囊2和所述呼出气囊3确保与外界环境无压差，实现自然呼出和吸气，以模拟人体在自然呼吸状态，进一步保证呼吸实验模拟的正确性，提高研究结果的价值。

所述气源模块4包括若干气瓶41、流量调节阀42、气体流量计43及气体混合器44，所述气瓶41的出口安装所述流量调节阀42，所述气瓶41输出气体经过所述气体流量计43之后在所述气体混合器44当中混合，所述气体混合器44的出口与所述吸入气囊2的进气口相连通。混合气体中所含气体种类可通过变更不同的所述气瓶41来实现，各种气体的配比可以通过调节各所述流量调节阀42来控制。所述气压传感器7也可以根据压差大小控制所述流量调节阀42的开关。

所述吸入气囊2的排气口和所述呼出气囊3的的排气口的单向阀5外均连接取样管6，可以才从所述吸入气囊2的排气口的单向阀5的取样管6对冲入到所述吸入气囊2的混合气体进行取样，对混合气体进行二次验证是否符合检测气体的标准。

所述流量调节阀42出口和所述气体流量计43螺纹连接，更换所述气瓶41和所述流量调节阀42十分方便，可以对不同的气体进行呼吸实验检测。

所述气流管道12、所述吸气通道13和所述呼气通道14三者的连接点上设有转动装置15，所述吸气通道13和呼气通道14可转动。所述呼吸器1的三个通道所在的平面之间的相对位置可调节，可适应实验中所用仪器对空间的要求。

所述转动装置15包括调节旋钮151、连接杆152、阀芯153、旋转定子154及两个旋转转子155。所述阀芯153为密封的圆柱形腔体，所述旋转转子155设置空腔，所述旋转转子155嵌套在所述圆柱形腔体外壁上并且使旋转转子155的空腔与所述阀芯153的圆柱体体腔体相通，所述吸气通道13和所述呼气通道14分别与二所述旋转转子155固定连接并与旋转转子的空腔相通。所述旋转转子155与阀芯153连接处设置密封层，防止漏气。所述气流管道12与所述旋转定子154固定连接并与所述阀芯相通。所述连接杆152的一端固定连接在所述旋转转子155上，另一端固定连接所述调节旋钮151。当转动所述调节旋钮151时，所述调节旋钮151带动所述连接杆152转动，连接杆152带动旋转转子155转动，进而，所述旋转转子155带动所述吸气通道13和所述呼气通道14转动。所述气流管道12、所述吸气通道13和所述呼气通道14的相对位置可根据实验空间大小调节。

所述呼吸嘴11与所述气流管道12螺纹连接。所述呼吸嘴11可方便更换，对不同的实验对象使用不同的呼吸嘴11，可对多个实验对象进行检测，检测效率高。

所述呼吸嘴11上安装有柔性鼻塞16，当进行呼吸实验时可以用所述柔性鼻塞16塞住实验对象的鼻子，防止实验对象用鼻子呼吸，保证实验对象只用口进行呼吸，保证实验的一致性和严谨性。

所述单向阀5包括一中空的阀壳51，所述阀壳51前部的内壁上设有一圈周向凸缘52，所述阀壳51中部的内壁上设有一圈周向挡环53，还包括一贯穿在所述阀壳的中空腔中的阀芯54，所述阀芯54的长度大于所述周向凸缘52的前端面到所述周向挡环53的后端面的距离，所述阀芯54的前端设置密封垫55，所述阀芯54的后端设置挡板56，所述挡板56上设置通气孔57。当气流从后端吹向前端时，气流通过所述通气孔57吹向所述密封垫55，所述密封垫55受力向前端位移，所述密封垫55和所述周向凸缘52形成缝隙，气流从该缝隙中通过，所述周向挡环53的后端面挡住所述挡板56防止所述阀芯54被吹走。当气流从前端吹向后端时，气流将所述密封垫55吹动，所述密封垫55受力贴付在所述周向凸缘52的前端面上，气流被阻断。所述单向阀5可是实现单向控制气流。

所述密封垫55和所述周向挡板56均为硅胶材料制成，为柔性材料，所述单向阀在单向通气时，只需气体流动即可开启，不需额外开启压力，使用十分便捷。

本发明的呼吸装置的现场使用方法如下：

根据实验要求安装不同种类的所述气瓶41，打开所述气瓶41，调整所述流量调节阀42，调整好进入所述吸入气囊2的气体的混合比例，从所述吸入气囊2的排气孔的单向阀5的取样管6取样，进一步验证所述吸入气囊2中的气体符合实验的要求；根据实验对象，实验对象可以是不同的人或不同的动物，选择合适的所述呼吸嘴11安装在所述气流管道12上，实验对象将呼吸嘴11含在口腔中，将所述柔性鼻塞16塞入实验对象的鼻腔中，防止实验对象用鼻子呼吸，实验对象进行多次呼吸后，呼出的气体进入所述呼出气囊3，从所述呼出气囊3的排气口的取样管6取样，进行气体检测。所述吸气通道13和所述呼气通道14内分别安装有单向阀5，呼吸时，呼出气体和吸入气体分离，以保证在实验过程中吸入气体成分和呼出气体成分互不影响，同时，所述吸入气囊2和所述呼出气囊3均为柔性材质制成，可根据外界环境压力大小自由伸缩体积，可确保与外界环境无压差，实现自然呼出和吸气，以模拟人体在自然呼吸状态，保证呼吸实验模拟的正确性，提高研究结果的价值。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种呼吸实验装置，其特征在于：包括呼吸器、吸入气囊、呼出气囊及气源模块；所述呼吸器包括用于含在实验对象口腔中的呼吸嘴和气流管道，所述呼吸嘴连接在该气流管道的前端，所述气流管道的后端分出吸气通道及呼气通道两条支路，所述吸气通道和所述呼气通道内分别安装有单向阀；所述吸入气囊设有进气口、出气口和排气口，所述吸气通道与所述吸入气囊的出气口连通，所述吸入气囊的进气口连通所述气源模块；所述呼出气囊设有进气口和排气口，所述呼气通道连通所述呼出气囊的进气口；所述气源模块为所述吸入气囊提供气体；吸气时，所述呼气通道内的单向阀关闭，气体依次经过所述呼入气囊、所述吸气通道、所述气流管道到达所述呼吸嘴，呼气时，所述吸气通道内的单向阀关闭，气体依次经过所述呼吸嘴、所述气流管道、所述呼气通道到达所述呼出气囊；所述吸入气囊和所述呼出气囊均为柔性材质制成。

2.根据权利要求1所述的呼吸实验装置，其特征在于：所述吸入气囊的排气口和所述呼出气囊的排气口均设有单向阀，所述吸入气囊上和所述呼出气囊上均安装有气压传感器，所述气压传感器监测所述吸入气囊和所述呼出气囊内外气压差后发出信号，控制所述单向阀的开关状态。

3.根据权利要求2所述的呼吸实验装置，其特征在于：所述吸入气囊的排气口和所述呼出气囊的的排气口的单向阀外均连接取样管。

4.根据权利要求1所述的呼吸实验装置，其特征在于：所述气源模块包括若干气瓶、流量调节阀、气体流量计及气体混合器，所述气瓶的出口安装所述流量调节阀，所述气瓶输出气体经过所述气体流量计之后在所述气体混合器当中混合，所述气体混合器的出口与所述吸入气囊的进气口相连通。

5.根据权利要求4所述的呼吸实验装置，其特征在于：所述流量调节阀出口和所述气体流量计螺纹连接。

6.根据权利要求1所述的呼吸实验装置，其特征在于：所述气流管道、所述吸气通道和所述呼气通道三者的连接点上设有转动装置，所述吸气通道和呼气通道可转动。

7.根据权利要求1所述的呼吸实验装置，其特征在于：所述呼吸嘴与所述气流管道螺纹连接。

8.根据权利要求1所述的呼吸实验装置，其特征在于：所述呼吸嘴上安装有柔性鼻塞。

9.根据权利要求2所述的呼吸实验装置，其特征在于：所述单向阀包括一中空的阀壳，所述阀壳前部的内壁上设有一圈周向凸缘，所述阀壳中部的内壁上设有一圈周向挡环，还包括一贯穿在所述阀壳的中空腔中的阀芯，所述阀芯的长度大于所述周向凸缘的前端面到所述周向挡环的后端面的距离，所述阀芯的前端设置密封垫，所述阀芯的后端设置挡板，所述挡板上设置通气孔；当气流从后端吹向前端时，气流通过所述通气孔吹向所述密封垫，所述密封垫受力向前端位移，所述密封垫和所述周向凸缘形成缝隙，气流从该缝隙中通过，所述周向挡环的后端面挡住所述挡板防止所述阀芯被吹走；当气流从前端吹向后端时，气流将所述密封垫吹动，所述密封垫受力贴付在所述周向凸缘的前端面上，气流被阻断。

10.根据权利要求9所述的呼吸实验装置，其特征在于：所述密封垫和所述周向挡板均为硅胶材料制成。