一种空气呼吸机用人工肺潮气量曲线测量装置与方法与流程

本发明涉及消防设备，尤其是一种空气呼吸机用人工肺潮气量曲线测量装置与方法。

背景技术：

1、空气呼吸机是消防员进行灭火和抢险救灾所必须携带的防护用品，对他们的生命安全起到重要保障作用，因此需要定期对其稳定性和可靠性进行检查。波纹管式人工肺控制系统通过模拟人体呼吸实现对呼吸机的性能测试，得到了学术界和工业界的广泛关注，但由于潮气量具有非线性特点，难以控制，导致模拟人体呼吸困难，难以实现对呼吸机性能的准确测试。

技术实现思路

1、为解决上述背景技术中提出的问题，本发明的目的在于提供一种空气呼吸机用人工肺潮气量曲线测量装置与方法。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种空气呼吸机用人工肺潮气量曲线测量装置，包括可变容式压强测量装置、设在可变容式压强测量装置下方并起到支撑作用的支架、设在可变容式压强测量装置一侧的供气装置、设在可变容式压强测量装置一侧并用于传导气流的试验头模、设在试验头模下方并用于模拟人体肺部呼吸的人工肺，用于驱动电机和采集数据的控制器，用于可视化采集结果的显示器。测量人员只需分别记录可变容式压强测量装置在阀门打开前后的压力传感器数值，即可通过计算得到当前人工肺状态下对应的潮气量，控制电机可以改变人工肺状态，经过多次测量即可拟合得到潮气量和电机脉冲数之间的关系曲线。

3、作为本发明优选的，所述人工肺包括波纹管、光电开关、连杆装置、电机、机壳，与连杆装置顶端连接并设在机壳顶部的波纹管，与连杆装置底端连接并固定在机壳底部的电机，与固定在机壳侧面的光电开关，电机控制接口固定在机壳侧面与控制器连接，波纹管与机壳顶部连接处开口与试验头模相通。

4、作为本发明优选的，所述可变容式压强测量装置包括头绳、套口导气罩、导管、压力传感器、1号储气罐、手动阀门、2号储气罐、气管接口，头绳、套口导气罩、导管、1号储气罐、手动阀门、2号储气罐依次连接，用于测量罐内气体压强的压力传感器设在1号储气罐上方，设在导管上的气管接口与供气装置的气管连接，设在两个储气罐中间连接部分的手动阀门控制罐体间气体流通。

5、作为本发明优选的，支撑所述可变容式压强测量装置的支架设在2号储气罐底部，设在所述人工肺一侧的控制器，通过连接线控制电机和采集传感器数据，设在所述控制器附近的显示器，通过连接线与控制器通讯，进行电机控制和压力传感器数据可视化。

6、作为本发明优选的，所述供气装置包括气管、通气阀门、气压表、高压气瓶，气管另一端与设在可变容式压强测量装置上的气管接口连接，设在供气装置出气口的通气阀门，设在高压气瓶上方的气压表。

7、作为本发明优选的，所述一种空气呼吸机用人工肺潮气量曲线测量方法，包括以下步骤：

8、步骤一：通过量水法得到1号储气罐、2号储气罐和手动阀门部分总体积，手动阀门位于中间位置，因此1号储气罐与2号储气罐上下部分容积相同均记为v1；

9、步骤二：打开通气阀门，向波纹管内充入一定量气体后关闭通气阀门；

10、步骤三：进行自校准得到装置初始容积v的值，将储气罐外能够储存气体部分包括气管、导管、套口导气罩、人工肺、波纹管看作一个整体，称为罐外容积，电机初始化将波纹管拉伸到触发光电开关处进行零点定位，此时的罐外容积作为初始容积，记为v；

11、步骤四：拧紧手动阀门，控制电机转动n个脉冲数，记录此时的压力传感器的值为，再打开手动阀门，记录此时的压力传感器的值为，依据手动阀门开关前后气体总量不变的原理，联立公式计算得到初始容积v’的值，将电机转动n个脉冲数后对应的罐外容积变化量作为潮气量，记为△v1，潮气量具体计算公式为：

12、△v1＝v-v1；

13、步骤五：改变步骤四中驱动电机的脉冲数，多次重复进行步骤四，得到不同电机脉冲数对应的潮气量，拟合出波纹管式人工肺潮气量曲线。

14、作为本发明优选的，所述步骤三包括以下步骤：

15、步骤1：拧紧手动阀门，然后电机初始化，通过连杆装置将波纹管拉伸到触发光电开关处进行零点定位，记录此时压力传感器的值为p1，列式计算此时的气体量t1，具体计算公式为：

16、t1＝p1*(v+v1)；

17、步骤2：打开手动阀门，记录此时的压力传感器的值为p2，列式计算此时的气体量t2，具体计算公式为：

18、t2＝p2*(v+2v1)；

19、步骤3：依据手动阀门开关前后气体总量不变的原理，联立公式计算得到初始容积的值，具体计算公式为：

20、p1*(v+v1)＝p2*(v+2v1)。

21、作为本发明优选的，所述步骤四包括以下步骤：

22、步骤1：拧紧手动阀门，控制电机转动n个脉冲数，带动连杆装置将波纹管抬升一定距离，此时罐外容积被压缩为v’，记录此时的压力传感器的值为p3，列式计算此时的气体量t3，具体计算公式为：

23、t3＝p3*(v’+v1)；

24、步骤2：打开手动阀门，记录此时的压力传感器的值为p4，列式计算此时的气体量t4，具体计算公式为：

25、t4＝p4*(v’+2v1)；

26、步骤3：依据手动阀门开关前后气体总量不变的原理，联立公式计算得到初始容积的值v’，具体计算公式为：

27、p3*(v’+v1)＝p4*(v’+2v1)；

28、步骤4：将驱动电机n个脉冲数后对应的罐外容积变化量作为潮气量，记为△v1，潮气量具体计算公式为：

29、△v1＝v-v’。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

31、1、本发明可实现对波纹管式人工肺潮气量曲线的准确测量，为电机精准控制潮气量提供基础，进一步保障对正压式空气呼吸机的检测，避免因正压式空气呼吸机误检导致的消防人员伤亡事件发生。

32、2.本发明提出的测量方法能够对装置进行自校准，使其具备更好的准确度。

33、3.在实用性能上，本发明工艺构造简单，造价便宜，便于操作。

技术特征：

1.一种空气呼吸机用人工肺潮气量曲线测量装置，其特征在于：包括可变容式压强测量装置(3)、设在可变容式压强测量装置(3)下方并起到支撑作用的支架(4)、设在可变容式压强测量装置(3)一侧的供气装置(7)、设在可变容式压强测量装置(3)另一侧并用于传导气流的试验头模(1)、设在试验头模(1)下方并用于模拟人体肺部呼吸的人工肺(2)，用于驱动电机(24)和采集数据的控制器(6)，用于可视化采集结果的显示器(5)。

2.根据权利要求1所述的一种空气呼吸机用人工肺潮气量曲线测量装置，其特征在于：所述人工肺(2)包括波纹管(21)、光电开关(22)、连杆装置(23)、电机(24)、机壳(25)，与连杆装置(23)顶端连接并设在机壳(25)顶部的波纹管(21)，与连杆装置(23)底端连接并固定在机壳(25)底部的电机(24)，与固定在机壳(25)侧面的光电开关(22)，电机(24)控制接口固定在机壳(25)侧面与控制器(6)连接，波纹管(21)与机壳(25)顶部连接处开口与试验头模(1)相通。

3.根据权利要求1所述的一种空气呼吸机用人工肺潮气量曲线测量装置，其特征在于：所述可变容式压强测量装置(3)包括头绳(31)、套口导气罩(32)、导管(33)、压力传感器(34)、1号储气罐(35)、手动阀门(36)、2号储气罐(37)、气管接口(38)，头绳(31)、套口导气罩(32)、导管(33)、1号储气罐(35)、手动阀门(36)、2号储气罐(37)依次连接，压力传感器(34)设在1号储气罐(35)上方,设在导管(33)上的气管接口(38)。

4.根据权利要求1所述的一种空气呼吸机用人工肺潮气量曲线测量装置，其特征在于：所述供气装置(7)包括气管(71)、通气阀门(72)、气压表(73)、高压气瓶(74)，气管(71)另一端与设在可变容式压强测量装置(3)上的气管接口(38)连接，设在供气装置(7)出气口的通气阀门(72)。

5.一种空气呼吸机用人工肺潮气量曲线测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种空气呼吸机用人工肺潮气量曲线测量方法，其特征在于：所述步骤三包括以下步骤：

7.根据权利要求5所述的一种空气呼吸机用人工肺潮气量曲线测量方法，其特征在于：步骤四包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种空气呼吸机用人工肺潮气量曲线测量装置与方法，包括可变容式压强测量装置、设在可变容式压强测量装置下方并起到支撑作用的支架、设在可变容式压强测量装置一侧的供气装置、设在可变容式压强测量装置另一侧并用于传导气流的试验头模、设在试验头模下方并用于模拟人体肺部呼吸的人工肺，用于驱动电机和采集数据的控制器，用于可视化采集结果的显示器。测量人员只需分别记录可变容式压强测量装置在阀门打开前后的压力传感器数值。本发明可准确测量波纹管式人工肺潮气量曲线，实现电机精准控制潮气量，能进一步保障对正压式空气呼吸机的检测，避免因正压式空气呼吸机误检导致的消防人员伤亡事件发生。

技术研发人员：蔡晋辉,赵丹,经家旺,吴康康,章乐
受保护的技术使用者：杭州中溯智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11