一种用于热湿交换器水分损失量的测试仪和测试方法与流程

本发明涉及hme性能检测设备，具体涉及一种用于热湿交换器水分损失量的测试仪和测试方法。

背景技术：

1、一般的医用气体缺少足够的水分，难以适用于患者呼吸道的生理需求，因此不能直接提供给患者使用。医用气体经过热湿交换器(hme)后，能够提高气体的含水量和温度，这样的气体才能给患者直接使用。

2、热湿交换器主要用于需要使用人工气道的患者，起到鼻子的功能，也称人工鼻。其内部有吸附结构，被通气患者呼出的气体经过热湿交换器，能够将其中的湿度、热量保留下来；吸气时，将通过热湿交换器的外部气体得到湿化和温热化，然后再进入患者肺中。

3、热湿交换器主要用于需要采用麻醉机、呼吸机、人工呼吸器的手术患者，如果湿化效果不好，会影响患者的使用情况，严重的话可能会危及生命。因此湿热交换器的保留湿度的能力是判定一个产品合格与否的重要指标。相关行业标准要求是通过测量热湿交换器水分损失情况来判定其保留湿度的能力。

4、目前，用来测试热湿交换器的装置或者测试仪器原理都比较接近，就是要尽量模拟人体肺部的呼吸过程，然后经过长时间的运行来测量、计算水分损失量。而实际面临工作量很大、操作也很麻烦的情况，因为每次测试前后都要将模拟肺部的装置拆卸后单独称重，获取前后质量、计算。反复的搬挪称重，会降低装置的使用寿命，且影响测量精度。

5、热湿交换器水分损失测量测试一个样品一般要测试24小时以上甚至到7天，一批产品至少要测试3个样品，因此测试工作量非常大。再加上测试条件有多个参数，数据运算比较多。同时市面上现有的测试装置都由数个部件简单的拼在一起构成，导致装置复杂、凌乱、庞大。因此设计一种操作简单、运算便捷、效率高且占用空间小的hme水分测试仪是非常有现实意义的。

6、如现有专利《一种hme湿化性能测试装置》(公开号cn 211962774 u)有以下不足：

7、(1)采用等速电机控制活塞杆产生双向气流，这种情况活塞杆容易卡死，且不易实现不同气流量的切换；

8、(2)智能操作台在恒温箱的上部，称重过程要拆卸、搬运，非常麻烦；

9、(3)加热水浴和储气容器的位置，不利于测试过程的观察；

10、(4)好几个部件拼在一起才组成整个装置，占地面积大，操作不便；

11、如现有专利《可变通气量的正弦供气装置及高仿真度hme水分损失测试仪》(公开号cn 106075684 a)有以下不足：

12、(1)曲柄滑块控制气缸产生双向气流，不同气流量参数误差较大；

13、(2)曲柄滑块与气缸活塞的运动方向不在一个方向上，运动范围和运动幅度较大，对设备尺寸要求比较大；

14、(3)需要人工记录数据、计算结果，工作强度大、智能化程度低；

15、这两个专利都存在的问题：一台测试仪器只能测试一个样品，测试效率低；因水分损失测试，要多次称量测试前后质量，以此计算、判定结果的准确性，这方面两个专利并没有更好的解决方案。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种用于热湿交换器水分损失量的测试仪和测试方法，解决了实际测试面临工作量很大、操作也很麻烦的情况，因为每次测试前后都要将模拟肺部的装置拆卸后单独称重，获取前后质量、计算。反复的搬挪称重，会降低装置的使用寿命，且影响测量精度的问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种用于热湿交换器水分损失量的测试仪，包括双向气流发生器、储气容器、水浴加热机构、升降机构、称重系统、plc智能模块和主机柜体，双向气流发生器和plc智能模块均安装在主机柜体内，双向气流发生器用于产生测试的正弦波气流，双向气流发生器和储气容器通过管道连接；水浴加热机构和储气容器连接用于湿热化外部提供到储气容器内的干燥空气，水浴加热机构设有hme管路接头；升降机构和称重系统均安装在主机柜体的顶部，水浴加热机构滑移式的安装在升降机构上，称重系统位于升降机构的运动路径上；双向气流发生器、水浴加热机构、升降机构和称重系统均与plc智能模块电性连接。

4、作为一种优选，储气容器包括容器本体和气囊，气囊吊装在容器本体内，容器本体设有正弦波气流交换口，正弦波气流交换口通过管道和双向气流发生器连接；容器本体设有湿热化干燥空气交换口，气囊和湿热化干燥空气交换口连接，湿热化干燥空气交换口通过管道和水浴加热机构连接。

5、作为一种优选，水浴加热机构包括水浴容器、隔板、加热部件和温度传感器，水浴容器滑移式的安装在升降机构上，加热部件和温度传感器均安装在水浴容器内，水浴容器的顶部设有注水口和储气容器连接头，储气容器连接头的一端通过管道和湿热化干燥空气交换口连通，储气容器连接头的另一端向水浴容器内部延伸；hme管路接头位于水浴容器的顶部，hme管路接头的一端向水浴容器外延伸，hme管路接头的另一端向水浴容器内部延伸，隔板固定安装在水浴容器内，隔板位于hme管路接头和储气容器连接头之间；加热部件和温度传感器均与plc智能模块电性连接；储气容器连接头和hme管路接头均设有单向阀。

6、作为一种优选，升降机构包括升降电机和升降支撑平台，升降电机的固定端固定在主机柜体的顶部，升降电机与plc智能模块电性连接，升降支撑平台和升降电机的伸缩端连接，升降支撑平台水平设置；升降支撑平台设有放置孔，水浴容器的底端设有向外延伸的插入部，插入部的横截面小于水浴容器的底端平面，水浴容器的底端平面大于放置孔的面积，插入部和放置孔滑移连接；称重系统位于放置孔的正下方；插入部与称重系统处于非接触状态时，水浴容器的底端平面和升降支撑平台顶部接触；插入部与称重系统处于接触状态时，水浴容器的底端平面远离升降支撑平台顶部。

7、作为一种优选，主机柜体底部连接有支撑轮，主机柜体的正面安装有操作屏、打印机、电子秤显示屏和温度显示屏，操作屏、打印机、电子秤显示屏和温度显示屏均与plc智能模块电性连接；主机柜体的一侧设有电源接口和干燥气源接口，电源接口用于与外部电源通过电源插头连接，干燥气源接口用于与外部供气气源连接，plc智能模块通过导线和电源接口连接；主机柜体的一侧安装有流量计，流量计和干燥气源接口通过管路连接，流量计位于干燥气源接口上方用于检测干燥气源接口流入的干燥气体流量。

8、作为一种优选，水浴容器和储气容器的容器本体均采用透明的隔热材料加工而成。

9、作为一种优选，双向气流发生器包括汽缸、电机、固定座和丝杆，汽缸的固定端安装在主机柜体内的底部，电机的固定端安装在主机柜体内的顶部，固定座和电机的固定端固定连接，丝杆的一端和固定座转动连接，丝杆的一端和电机的输出轴固定连接，丝杆的另一端和汽缸的活动端固定连接，汽缸设有正弦波气流输出口，正弦波气流输出口通过管道和正弦波气流交换口连接；汽缸和电机均与plc智能模块电性连接。

10、作为一种优选，双向气流发生器、储气容器、水浴加热机构、升降机构和称重系统的数量均为多个，多个双向气流发生器并排安装在主机柜体内，多个升降机构并排安装在主机柜体的顶部，多个称重系统并排安装在主机柜体的顶部，多个称重系统分别和多个升降机构一一对应设置；多个水浴加热机构分别滑移式的安装在多个升降机构上，多个储气容器分别和多个水浴加热机构连接；所有的双向气流发生器、水浴加热机构、升降机构和称重系统均与plc智能模块电性连接。

11、一种用于热湿交换器水分损失量的测试方法，采用一种用于热湿交换器水分损失量的测试仪，测试方法包括以下步骤：s1：在hme管路接头连接待测hme的一端，待测hme的另一端连接三通接头，通过三通接头输入干燥气体依次经过待测hme、hme管路接头和水浴加热容器内进行干燥气体的第一次湿热化；s2：第一次湿热化后的干燥气体从储气容器连接头进入气囊内，启动双向气流发生器提供正弦波气流给容器本体，进入到容器本体的正弦波气流压缩气囊，将经过第一次湿化后进入气囊内的气体挤压到水浴加热机构进行干燥气体的第二次湿热化；s3：使第二次湿热化后的干燥气体进入待测hme中，完成一次呼吸循环；s4：重复步骤s1、步骤s2和步骤s3，直至测试结束；s5：在测试之前启动升降机构使水浴加热机构下降直至水浴加热机构的底部与升降支撑平台远离，得到测试前储气容器和水浴加热机构的质量m0，plc智能模块将m0输出到操作屏并记录；s6：测试结束之后启动升降机构使水浴加热机构下降直至水浴加热机构的底部与升降支撑平台远离，得到测试后储气容器和水浴加热机构的质量m1，plc智能模块将m1输出到操作屏并记录，plc智能模块根据hme水分损失量的计算公式计算水分损失量m，计算公式为：m＝(m0-m1)/v，其中，v是整个测试过程从hme的机器端口流出空气的总体积。

12、作为一种优选，步骤s5和s6中，称重前要断开hme管路接头和待测hme的连接，断开正弦波气流交换口和正弦波气流输出口连接的管路，断开加热部件和plc智能模块的连接线路，断开plc智能模块和温度传感器的连接线路。

13、总的说来，本发明具有如下优点：

14、(1)自动化程度高，通过利用升降机构配合称重系统实现对储气容器和水浴加热机构称重，无需将储气容器和水浴加热机构拆卸后单独称重，解决了测试需要反复的搬挪称重，会降低装置的使用寿命，且影响测量精度的问题。

15、(2)测试精度高，本发明的测试方法为了避免管路及电线对测试结果的影响，在称重时将接头进行插拔，称量结果不受其他外物的影响，排除了测试结果的称重误差；整个过程均较少人为干预，排除了测试结果的人为误差。

16、(3)测试效率高，利用主机柜体顶部空间，将储气容器、水浴加热机构竖直安装在其顶部，并且将多组零部件并排安装在主机柜体顶部从而组合成的一体机，能同时开展测试测试，测试效率成倍增加。

17、(4)操作简单便捷，整机一体化设计，将多组零部件整合成一体机，一个操作界面实现所有操作过程，降低操作工作量。

18、(5)稳定性高、使用寿命长，称重系统和升降机构配合，储气容器和水浴加热机构只有在称重时才将升降支撑平台下降，使电子秤负载，其他测试过程电子秤均不负载，增加了电子秤的使用寿命，测试仪整体的稳定性也得到了提升。

19、(6)功能多样，配备的双向气流发生器所产生的潮气量，能够涵盖婴儿、小儿、成人等不同人群的潮气量的需求，并且潮气量和呼吸频率都可通过操作界面一键调整，满足对不同产品的检测要求。

20、(7)高度智能化，plc智能模块能够对温度、流量、潮气量等参数进行的实时监测与控制，且能读取称量数值，自动计算水分损失质量，降低人的工作量。