一种液体自动补给截止装置及补给截止方法与流程

1.本发明属于湿化器自动补液技术领域，尤其涉及一种液体自动补给截止装置及补给截止方法。


背景技术：

2.在呼吸机系统中，湿化器是呼吸机的一种重要配件，其用于对吸入气体进行加温、加湿。良好的加温、加湿可预防和减少机械通气患者呼吸道继发感染,以及对心肺系统的刺激，保持肺泡湿润。目前市场上的湿化器，需要人工加注液体，在加注同时需切断供气，断开呼吸机与湿化器之间的连接，将呼吸机直接接入输气位。解放军第302医院医学工程科的杨震、杨坤等人，进行了呼吸机湿化器可自动补液系统设计，其通过设置液位传感器，进行液位高度的检测，同时通过注射瓶进行上液，通过液位传感器和注射瓶的联合控制实现了液体的自动补给和截止。通过对现有技术进行分析发现，主要包括以下几种方案：时间截止法、液位感应法和重量感应法。在湿化器的实际使用过程中管道内会产生冷凝情况，现有技术中常采用集水杯对其进行收集，并经集水杯中的冷凝水进行排出，其原因是认为冷凝水长期滞留易出现病原菌寄生，由于其是无菌水在短时间内并不会出现无法使用的情况。
3.公开号为cn112755356a的中国专利申请公开了一种呼吸机用湿化装置，该湿化装置公开了对管道内的冷凝水进行收集的技术方案，该方案为通过震动器将管道内的冷凝水振动使其运动至桶体内。公开号为cn113304375a的中国专利申请，公开了一种处理冷凝水的管道结构，其介绍了一种冷凝水的回收利用方案，即为直接在管道内将收集的冷凝水进行雾化处理，用于给混合气体加湿，由于其属于不可长期循环使用的产品，其使用成本过高。公开号为cn110652633a的中国专利申请公开了冷凝水回收装置，公开了将管道中的冷凝水进行回收利用的理念，将管道内的冷凝水回收至水箱中进行再次利用，由于管道中的冷凝水会为病菌滋生提供了条件，因此现有技术中较少对冷凝水进行再利用。事实上，管道中冷凝水受到污染的因素较多，但是其主要原因是冷凝水在管道内的停留时间较长。合理的对冷凝水进行回收利用可以减少管道内冷凝水积存对气体传输以及呼吸的影响，同时可以对湿化灌进行自动补液。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种液体自动补给截止装置及补给截止方法，以解决现有呼吸机湿化器自动加水未对冷凝水合理利用的问题。
5.为了实现本发明的目的，本发明公开了一种液体自动补给截止装置，包括湿化罐、设置于湿化罐底部的加热组件、设置于湿化罐上的外液体补给组件和与湿化罐相连的出气管，所述湿化罐和出气管之间设置有内液体补给组件，所述内液体补给组件设置和外液体补给组件连接有液体协调补充系统，通过液体协调补充系统控制内液体补给组件和外液体补给组件对湿化罐进行供液，所述液体协调补充系统包括罐体液量检测模块、外液体补给控制模块和内液体补给控制模块；所述罐体液量检测模块用于实时检测湿化罐内液面高度
或实时检测湿化罐内液量；所述外液体补给控制模块用于控制外液体输入至湿化罐内的液量；所述内液体补给控制模块用于控制内液体输入至湿化罐内的液量。
6.作为上述技术方案的进一步改进：
7.所述湿化灌包括罐体，所述罐体上设置有进气口、出气口、进液口，所述出气口与出气管相连，所述出气管上设置有若干集水包、所述集水包和进液口之间设置有回流管，所述进气口连接有进气管，所述进气管和出气管之间设置有直连管，所述罐体底部设置有第一加热组件，所述直连管上设置有第二加热组件，所述出气管靠近出气口一端设置有第一温度感应器，所述出气管另一端设置有第二温度感应器，所述进气口设置有第一截止开关，所述出气口设置有第二截止开关，所述出气管上设置有第三截止开关。
8.所述集水包包括设置于出气管上的旋转环体，所述旋转环体内设置有导流槽，所述导流槽连接有出水孔，所述出水孔连接有锥形水口，所述旋转环体上设置有振动电机。
9.所述回流管和锥形水口之间设置有质量检测模块，所述质量检测模块包括承装筒、设置于承装筒上的液体检测器和计时器。
10.所述回流管上设置有第四截止开关，所述回流管一端连接有废液罐。
11.所述回流管上设置有压力驱动器，用于产生负压和正压。
12.本发明还公开了一种液体自动补给截止方法，包括以下步骤：
13.s1、通过罐体液量检测模块获取罐体内液体量，判断液体量是否在标准内；
14.s2、通过质量检测模块检测冷凝液是否符合灌入标准，
15.s21、记录首次进入承装筒内液体的时间；
16.s22、需要补入液体时，通过计时器获取该液体在承装筒内的停留时间；
17.s23、判断该停留时间是否超过阈值，若超过则认为不符合，若未超过则认为符合；若符合标准则灌入罐体中，若不符合则导入废液罐中；
18.s3、第一温度感应器检测出气口温度t1，第二温度感应器检测出气管温度t2，比较t1和t2，以此预测冷凝状态，并预测冷凝水含量；
19.求得δt＝t1-t2,将δt与k值进行比较，
20.δt《k则认为冷凝发生概率小，产生较少冷凝水；
21.δt》k则认为冷凝发生概率大，会产生一定量冷凝水；
22.δt》2k则认为冷凝发生概率极大，产生大量冷凝水；
23.当出现δt》2k时，控制第一截止开关开度，使得部分气体从直连管进入出气管；
24.当出现δt》k情况时，判断承装筒内液体停留时间是否即将超过阈值，若处于即将超过阈值的情况，则打开第四截止开关将液体通入灌体中；
25.s4、冷凝液回流至罐体后，重新获取罐体内液体量，计算待补充液体后的所需液体量；
26.s5、根据所需液体量补入外液体以保证罐体内液体量；
27.s6、当供气完毕后，调整第一截止开关和第三截止开关开度，使得热气流从直连管进入出气管，并回到罐体或废液罐中，直至液体检测器未检测到承装筒内的液体，即可停止工作。
28.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
29.本发明的液体自动补给截止装置通过设置旋转环可对冷凝液进行有效收集，防止
冷凝液滞留在出气管内对出气管造成影响；设置可加热的直连管，可对出气管内温度进行调整，控制冷凝管冷凝过程，管道内设置的温度感应器可预测冷凝发生概率和冷凝量，通过温度感应和温度控制，完成了对冷凝的预测和管理，设置质量检测可对冷凝液质量进行判断，采用计时方案对质量进行管理，成本低廉，结构简单，同时不影响医疗器材的一次性使用。
30.本发明的液体自动补给截止方法，对管道冷凝进行预测和控制，同时对管道冷凝水进行质量判断和回收，极大程度的完成了对有效冷凝水的收集，同时可以有效的减少管道内滞留的冷凝液发生的滋生细菌的情况，既保证了湿化灌的自动补液，对冷凝水进行合理使用，又保证了湿化灌及其管道的正常使用，免收细菌的侵害。
附图说明
31.图1为本发明实施例1的液体自动补给截止装置的系统结构示意图；
32.图2为本发明实施例1的液体自动补给截止装置结构示意图；
33.图3为本发明实施例2的液体自动补给截止装置结构示意图；
34.图4为本发明实施例3的液体自动补给截止装置结构示意图；
35.图5为本发明实施例3中旋转环体布置结构示意图；
36.图6为本发明实施例3中旋转环体内部结构示意图；
37.图7为本发明步骤s3中气液走向示意图；
38.图8为本发明步骤s6中气液走向示意图。
39.附图标记：1、罐体；10、湿化罐；11、进气口；12、出气口；13、进液口；2、出气管；20、内液体补给组件；21、集水包；211、旋转环体；212、导流槽；213、锥形水口；214、振动电机；22、回流管；3、进气管；30、外液体补给组件；4、直连管；51、第一加热组件；52、第二加热组件；61、第一温度感应器；62、第二温度感应器；71、第一截止开关；72、第二截止开关；73、第三截止开关；74、第四截止开关；8、废液罐；81、承装筒；82、液体检测器；83、计时器；84、压力驱动器。
具体实施方式
40.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
41.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
42.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
44.实施例1
45.如图1和图2所示，本实施例的液体自动补给截止装置，包括湿化罐10、设置于湿化罐10底部的加热组件、设置于湿化罐10上的外液体补给组件30和与湿化罐10相连的出气管2，湿化罐10和出气管2之间设置有内液体补给组件20，内液体补给组件20设置和外液体补给组件30连接有液体协调补充系统，通过液体协调补充系统控制内液体补给组件20和外液体补给组件30对湿化罐10进行供液，液体协调补充系统包括罐体液量检测模块、外液体补给控制模块和内液体补给控制模块；罐体液量检测模块用于实时检测湿化罐10内液面高度或实时检测湿化罐10内液量；外液体补给控制模块用于控制外液体输入至湿化罐10内的液量；内液体补给控制模块用于控制内液体输入至湿化罐10内的液量。
46.实施例2
47.如图3所示，本实施例的湿化灌10包括罐体1，罐体1上设置有进气口11、出气口12、进液口13，出气口12与出气管2相连，出气管2上设置有若干集水包21、集水包21和进液口13之间设置有回流管22，进气口11连接有进气管3，进气管3和出气管2之间设置有直连管4，罐体1底部设置有第一加热组件51，直连管4上设置有第二加热组件52，出气管2靠近出气口12一端设置有第一温度感应器61，出气管2另一端设置有第二温度感应器62，进气口11设置有第一截止开关71，出气口12设置有第二截止开关72，出气管2上设置有第三截止开关73。
48.实施例3
49.如图4-6所示，本实施例的集水包21包括设置于出气管2上的旋转环体211，旋转环体211内设置有导流槽212，导流槽212连接有出水孔，出水孔连接有锥形水口213，旋转环体211上设置有振动电机214。回流管22和锥形水口213之间设置有质量检测模块，质量检测模块包括承装筒81、设置于承装筒81上的液体检测器82和计时器83。回流管22上设置有第四截止开关74，回流管22一端连接有废液罐8。回流管22上设置有压力驱动器84，用于产生负压和正压。
50.实施例4
51.本实施例公开了一种液体自动补给截止方法，包括以下步骤：
52.s1、通过罐体液量检测模块获取罐体1内液体量，判断液体量是否在标准内；该标准可根据每个厂家湿化灌的要求进行设定，不同厂家有不同的水量标准，当达到一定值时需要及时补充液体。
53.s2、通过质量检测模块检测冷凝液是否符合灌入标准，由于冷凝水易滋生细菌，因此需要对其进行测定，判断其是否符合标准。
54.s21、记录首次进入承装筒81内液体的时间；当承装筒81内进入液体后，计时器83会记录进入时间，不会因为持续液体进入而重置时间。
55.s22、需要补入液体时，通过计时器83获取该液体在承装筒81内的停留时间；该时间为最早进入承装筒81内的液体停留的时间，若其时间符合标准则认为其余液体也符合标准。
56.s23、判断该停留时间是否超过阈值，若超过则认为不符合，若未超过则认为符合。若符合标准则灌入罐体1中，若不符合则导入废液罐8中。
57.当液体被排出后，下一次进入承装筒81内的液体会再次激活液体检测器82继而激活计时器83，使其重置并重新计时。
58.s3、第一温度感应器61检测出气口12温度t1，第二温度感应器62检测出气管2温度t2，比较t1和t2大小，以此预测冷凝状态，并预测冷凝水含量，具体为：
59.求得δt＝t1-t2,将δt与k值进行比较，δt即为冷凝温度差，且为最大温度差，该温度差是否最大取决于第二温度传感器62的位置，为了保证效果，此处设置在集水包21后侧，以便预测冷凝情况。k值在此处为冷凝发生的温度差值，通常温度差为10℃，此处k值可根据试验经验设定，通常为5-10℃。
60.δt《k则认为冷凝发生概率小，产生较少冷凝水；该温度差较小，可认定其基本不会发生冷凝，该情况可以减少冷凝情况的发生，对于呼吸湿化是有利的。工作示意图如图3所示。
61.δt》k则认为冷凝发生概率大，会产生一定量冷凝水；由于未对管道进行加热，出现该种温度差情况，导致出现冷凝现象。此时应注意，当出现δt》k情况时，其会导致后续产生大量冷凝水，需要判断承装筒81内液体停留时间是否即将超过阈值，若处于即将超过阈值的情况，由于承装筒81内开始即存放有冷凝水，冷凝水在筒中停留时间过长会导致液体滋生细菌，导致其变质，为了防止器污染管道，则需要将其排出，但是将其排出后管道污染，后续的冷凝水仍无法使用，因此当预测即将产生大量冷凝水时，需判断承装筒81内液体是否即将超过阈值，可定义4小时为阈值时间，超过3.5小时即认为即将超过阈值，此时若产生大量冷凝水，则打开第四截止开关74将液体通入灌体1中，保证内循环的供应。
62.δt》2k则认为冷凝发生概率极大，产生大量冷凝水；该种差值情况的产生，通常是外界温度过低造成，此时极易冷凝，为了缓解冷凝，需要对管道进行升温。当出现δt》2k时，控制第一截止开关71开度，使得部分气体从直连管4进入出气管2；直连管4是通过第二加热组件52进行的升温，升温之后进入出气管2内，对出气管2进行升温，其能抑制冷凝，也能提高气体温度，保证吸入人体的气体温度。气液走向示意图如图7所示。
63.s4、冷凝液回流至罐体1后，重新获取罐体1内液体量，计算待补充液体后的所需液体量；该步骤与现有技术中外补液方案相同，并未限定外部液具体方案，可实现外部液即可。
64.s5、根据所需液体量补入外液体以保证罐体1内液体量。
65.s6、当供气完毕后，调整第一截止开关71和第三截止开关73开度，使得热气流从直连管4进入出气管2，并回到罐体1或废液罐8中，直至液体检测器82未检测到承装筒81内的液体，即可停止工作。供气完毕后，需要对管道进行清理，管道内不能残留冷凝液，也就是关闭第一截止开关71和第三截止开关73，将直连管4中的高温混合气直接通入管道中，并经承装筒81和回流管22排出，完成对整体系统的清理。气液走向示意图如图8所示。
66.本发明的液体自动补给截止方法，对管道冷凝进行预测和控制，同时对管道冷凝水进行质量判断和回收，极大程度的完成了对有效冷凝水的收集，同时可以有效的减少管道内滞留的冷凝液发生的滋生细菌的情况，既保证了湿化灌的自动补液，对冷凝水进行合理使用，又保证了湿化灌及其管道的正常使用，免收细菌的侵害。
67.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

技术特征：
1.一种液体自动补给截止装置，包括湿化罐(10)、设置于湿化罐(10)底部的加热组件、设置于湿化罐(10)上的外液体补给组件(30)和与湿化罐(10)相连的出气管(2)，其特征在于：所述湿化罐(10)和出气管(2)之间设置有内液体补给组件(20)，所述内液体补给组件(20)设置和外液体补给组件(30)连接有液体协调补充系统，通过液体协调补充系统控制内液体补给组件(20)和外液体补给组件(30)对湿化罐(10)进行供液，所述液体协调补充系统包括罐体液量检测模块、外液体补给控制模块和内液体补给控制模块；所述罐体液量检测模块用于实时检测湿化罐(10)内液面高度或实时检测湿化罐(10)内液量；所述外液体补给控制模块用于控制外液体输入至湿化罐(10)内的液量；所述内液体补给控制模块用于控制内液体输入至湿化罐(10)内的液量。2.根据权利要求1所述的液体自动补给截止装置，其特征在于：所述湿化灌包括罐体(1)，所述罐体(1)上设置有进气口(11)、出气口(12)、进液口(13)，所述出气口(12)与出气管(2)相连，所述出气管(2)上设置有若干集水包(21)、所述集水包(21)和进液口(13)之间设置有回流管(22)，所述进气口(11)连接有进气管(3)，所述进气管(3)和出气管(2)之间设置有直连管(4)，所述罐体(1)底部设置有第一加热组件(51)，所述直连管(4)上设置有第二加热组件(52)，所述出气管(2)靠近出气口(12)一端设置有第一温度感应器(61)，所述出气管(2)另一端设置有第二温度感应器(62)，所述进气口(11)设置有第一截止开关(71)，所述出气口(12)设置有第二截止开关(72)，所述出气管(2)上设置有第三截止开关(73)。3.根据权利要求2所述的液体自动补给截止装置，其特征在于：所述集水包(21)包括设置于出气管(2)上的旋转环体(211)，所述旋转环体(211)内设置有导流槽(212)，所述导流槽(212)连接有出水孔，所述出水孔连接有锥形水口(213)，所述旋转环体(211)上设置有振动电机(214)。4.根据权利要求3所述的液体自动补给截止装置，其特征在于：所述回流管(22)和锥形水口(213)之间设置有质量检测模块，所述质量检测模块包括承装筒(81)、设置于承装筒(81)上的液体检测器(82)和计时器(83)。5.根据权利要求4所述的液体自动补给截止装置，其特征在于：所述回流管(22)上设置有第四截止开关(74)，所述回流管(22)一端连接有废液罐(8)。6.根据权利要求5所述的液体自动补给截止装置，其特征在于：所述回流管(22)上设置有压力驱动器(84)，用于产生负压和正压。7.一种使用权利要求6所述的液体自动补给截止装置的液体自动补给截止方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、通过罐体液量检测模块获取罐体(1)内液体量，判断液体量是否在标准内；s2、通过质量检测模块检测冷凝液是否符合灌入标准，若符合标准则灌入罐体(1)中，若不符合则导入废液罐(8)中；s4、冷凝液回流至罐体后，重新获取罐体(1)内液体量，计算待补充液体后的所需液体量；s5、根据所需液体量补入外液体以保证罐体(1)内液体量。8.根据权利要求7所述的液体自动补给截止方法，其特征在于：所述质量检测模块检测冷凝液是否符合灌入标准，包括以下步骤：s21、记录首次进入承装筒(81)内液体的时间；
s22、需要补入液体时，通过计时器(83)获取该液体在承装筒(81)内的停留时间；s23、判断该停留时间是否超过阈值，若超过则认为不符合，若未超过则认为符合。9.根据权利要求8所述的液体自动补给截止方法，其特征在于，还包括以下步骤：s3、第一温度感应器(61)检测出气口(12)温度t1，第二温度感应器(62)检测出气管(2)温度t2，比较t1和t2，以此预测冷凝状态，并预测冷凝水含量；求得δt＝t1-t2,将δt与k值进行比较，δt<k，则认为冷凝发生概率小，产生较少冷凝水；δt>k，则认为冷凝发生概率大，会产生一定量冷凝水；δt>2k，则认为冷凝发生概率极大，产生大量冷凝水；当出现δt>2k时，控制第一截止开关(71)开度，使得部分气体从直连管(4)进入出气管(2)；s6、当供气完毕后，调整第一截止开关(71)和第三截止开关(72)开度，使得热气流从直连管(4)进入出气管(2)，并回到罐体(1)或废液罐(8)中，直至液体检测器(82)未检测到承装筒(81)内的液体，即可停止工作。10.根据权利要求9所述的液体自动补给截止方法，其特征在于，当出现δt>k情况时，判断承装筒(81)内液体停留时间是否即将超过阈值，若处于即将超过阈值的情况，则打开第四截止开关(74)将液体通入灌体(1)中。

技术总结
本发明公开了一种液体自动补给截止装置，包括湿化罐、设置于湿化罐底部的加热组件、设置于湿化罐上的外液体补给组件和与湿化罐相连的出气管，湿化罐和出气管之间设置有内液体补给组件，内液体补给组件设置和外液体补给组件连接有液体协调补充系统，液体协调补充系统控制内液体补给组件和外液体补给组件对湿化罐进行供液，液体协调补充系统包括罐体液量检测模块、外液体补给控制模块和内液体补给控制模块；罐体液量检测模块用于实时检测湿化罐内液面高度或实时检测湿化罐内液量；外液体补给控制模块用于控制外液体输入至湿化罐内的液量；内液体补给控制模块用于控制内液体输入至湿化罐内的液量。解决了湿化器自动加水未对冷凝水合理利用的问题。凝水合理利用的问题。凝水合理利用的问题。


技术研发人员：刘哲 申奥 黄絮 唐聪能 秦远迎
受保护的技术使用者：湖南万脉医疗科技有限公司
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/8/16