專利名稱：具有輔助干燥的除濕管及旁流氣體分析儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及醫(yī)療器械，特別涉及用于檢測氣體的旁流氣體分析儀及內(nèi)部干燥管的結(jié)構(gòu)設計。
背景技術：
旁流氣體分析儀指的是一種從呼吸回路(口腔或鼻管)分流出一小部分氣體樣本， 并將氣體樣本通過采樣氣管送入檢測室中進行定量分析的儀器。它既可以應用于監(jiān)測二氧化碳、氧氣和麻醉氣體的吸入濃度和呼出濃度，也可以用于監(jiān)測自主呼吸患者的呼吸頻率。 旁流氣體分析儀器不會增加患者連接部位的重量，適合小兒和新生兒?；谝陨蟽?yōu)勢，旁流氣體分析儀器已經(jīng)廣泛應用于醫(yī)院手術室的多種氣體分析，ICU呼末二氧化碳分析等場所。雖然旁流氣體分析技術已經(jīng)被廣泛應用。在設計旁流氣體分析儀器一個難題就是防止患者呼出的接近于體溫的含飽和濕氣的氣體樣本中的水汽及水汽冷凝成的液態(tài)水入采樣室。液態(tài)水進入采樣室進入采樣氣室會損壞儀器，水汽對分析結(jié)果會產(chǎn)生影響；目前不同的旁流氣體儀器生產(chǎn)廠家采用多種方法解決這一問題。 脫水杯是被普遍采用的除水手段之一。干燥水杯是利用氣體冷凝原理和PTFE 膜疏水特性制作的一種集水裝置。PTFE膜是一種疏水性材料制成的膜，膜上布滿一定孔徑的小孔，根據(jù)氣體分子和水分子的直徑選擇適當?shù)目讖剑杀ＷC氣體分子順利通過的同時， 阻止水分子和其它各種雜質(zhì)。當氣體冷凝時，氣體中的水顆粒凝結(jié)成較大的水顆粒。含有水顆粒的氣體流經(jīng)PFET疏水膜，水汽被阻攔下來，形成液態(tài)水流入水杯中。脫水杯的優(yōu)點是可以較長時間連續(xù)脫水。缺點是脫水杯會造成樣本氣體檢測信號上升時間較長，因此在同樣上升時間條件下，使用脫水杯的氣體樣本流速較高。結(jié)合脫水杯的以上特點，脫水杯雖然具有較長時間連續(xù)脫水的優(yōu)點，但是在在樣本氣體低流速，高呼吸率的情況下不適合使用。Nation管也是被廣泛使用的除濕手段之一。它根據(jù)硫酸的親水性去除水汽。 Nafion管中含有硫酸基團，其對水的親和力非常高。因此它可以將水汽吸入Nafion管內(nèi)。 水分子在Naf ion管內(nèi)從一個硫酸基團遷移到另一個硫酸基團,然后到達Naf ion管的外壁， 最后進入到Nafion管外壁的環(huán)境中。同理，Nafion管也可以將管外壁的水汽轉(zhuǎn)移到管內(nèi)壁。當由Nafion管內(nèi)壁轉(zhuǎn)移到管外壁的分子數(shù)等于與由管外壁進入管內(nèi)壁的水分數(shù)相等時,Nafion管內(nèi)外達到濕度平衡。因此,Nafion管的氣體濕度取決于Nafion管外部氣體濕度。Nafion管不會增加信號的上升時間，因此允許采用較低的樣本流速。但是Nafion 管的除濕效果取決于Nafion管內(nèi)外氣體的濕度差。當外界濕度較高時，Nafion管的除濕效果會受到嚴重的影響。另外Nafion管成本較高且脆弱，在使用時如果不慎，容易造成 Nafion管的損壞，增加了更換成本。
發(fā)明內(nèi)容[0009]本實用新型提供一種干燥管及其分析儀，采用增設輔助干燥的雙層干燥管結(jié)構(gòu)， 解決現(xiàn)有技術中成本高以及需要很高樣本流速的技術問題。本實用新型為解決上述技術問題所提供的這種具有輔助干燥的除濕管，該除濕管包括干燥管芯以及在該干燥管芯兩端設置的第一進氣口和第一出氣口，該干燥管芯外面還套裝有外圍管，該外圍管的兩端分別設有進氣機構(gòu)和第二出氣口，外圍管的內(nèi)壁與干燥管芯的外壁之間留有氣道，所述干燥管芯為Nafion管或NOMO Polymer除濕管。所述外圍管的長軸線與干燥管芯的長軸線平行或重合，所述進氣機構(gòu)和第一出氣口位于外圍管和干燥管芯一端，所述第一進氣口和第二出氣口位于外圍管和干燥管芯的另一端。本實用新型的進一步改進在于所述進氣機構(gòu)包括第二進氣口以及干燥室，該干燥室的第三出氣口連接所述第二進氣口，該干燥室的底端通過單向閥連接集水裝置，所述外圍管通過該干燥室的第三進氣口進氣。本實用新型采用上述除濕管制成的旁流氣體分析儀包括外殼、設置于該外殼內(nèi)的檢測室、真空泵以及設置在外殼上的除濕管，所述除濕管的第一進氣口連接分析儀的采樣氣管，所述除濕管的第一出氣口連接所述檢測室的第四進氣口，檢測室的第四出氣口連接真空泵的第五進氣口，所述除濕管的第二出氣口通過出氣管路連接真空泵的第五進氣口， 所述真空泵的第五出氣口接大氣，氣道內(nèi)的空氣流速是Nafion管內(nèi)空氣流速的2 3倍。本實用新型采用增大Nafion管內(nèi)外的濕度差的手段，同時結(jié)合氣體對流的方法， 增強Nafion管除濕的效果，解決了在高濕度環(huán)境下Nafion管無法達到除濕效果的問題。由于本實用新型采用了雙層結(jié)構(gòu)，即將Nafion管嵌套在具有一定機械強度的外殼內(nèi)，并與外殼形成腔體結(jié)構(gòu)，使Nafion管與外界隔離。因此Nafion管不易受到外部應力而發(fā)生損壞， 保護脆弱的Nafion管，延長其使用壽命，降低了更換損壞的Nafion管所帶來的費用。

圖I是本實用新型除濕管的原理框圖。圖2是本實用新型旁流氣體分析儀的原理框圖。圖中標號說明100—除濕管；10—干燥管芯；11—第一進氣口 ；12—第一出氣口 ； 20—外圍管；21—進氣機構(gòu)；22—第二出氣口 ；221—出氣管路；23—氣道；211—第二進氣口 ；212—干燥室；213—第三出氣口 ；214—單向閥；215—集水裝置；216—第三進氣口 ； 217—疏水膜；30—外殼；31—初級干燥室；32—冷卻管；40—檢測室；41 一第四進氣口 ； 42—第四出氣口 ；43—親水性過濾膜；50—真空泵；51—第五進氣口 ；第五出氣口 52接大氣；60—采樣氣管。連接所述初級干燥室31。
具體實施方式
結(jié)合上述附圖說明本實用新型的具體實施例。由圖I中可知，這種具有輔助干燥的除濕管100包括干燥管芯10以及在該干燥管芯10兩端設置的第一進氣口 11和第一出氣口 12，該干燥管芯10外面還套裝有外圍管20， 該外圍管20的兩端分別設有進氣機構(gòu)21和第二出氣口 22，外圍管20的內(nèi)壁與干燥管芯 10的外壁之間留有氣道23，所述干燥管芯10為Nafion管或NOMO Polymer除濕管?？諝膺M入外圍管20與干燥管芯10之間，在外圍管20與干燥管芯10之間形成干燥的環(huán)境，當采集的樣本氣體進入干燥管芯10，干燥管芯10將樣本氣體中的水汽轉(zhuǎn)移蒸發(fā)到干燥的空氣中，經(jīng)過干燥的樣本氣體由干燥管芯10的出氣流出。由于干燥空氣吸收了干燥管芯10蒸發(fā)的水汽，形成潮濕的空氣，在排氣裝置的作用下將潮濕的空氣排除，保持外圍管20與干燥管芯10之間的環(huán)境時刻保持干燥。由圖I中可知，所述外圍管20的長軸線與干燥管芯10的長軸線平行或重合，所述進氣機構(gòu)21和第一出氣口 12位于外圍管20和干燥管芯10—端，所述第一進氣口 11和第二出氣口 22位于外圍管20和干燥管芯10的另一端。外圍管20與干燥管芯10之間的氣體與干燥管芯10內(nèi)的樣本氣體成對流關系，可以增強除濕的效果。由圖I和圖2中可知，所述進氣機構(gòu)21包括第二進氣口 211以及干燥室212，該干燥室212的第三出氣口 213連接所述第二進氣口 211，該干燥室212的底端通過單向閥214 連接集水裝置215，所述外圍管20通過該干燥室212的第三進氣口 216進氣，所述第三出氣口 213與第二進氣口 211的連接處設置有疏水膜217。干燥室212內(nèi)部安裝有PTFE的疏水膜217。PTFE疏水膜采um級過濾膜，它可以阻止絕大部分的細小水顆粒通過。干燥室212 的底部設有單向閥214，疏水膜過濾出的液態(tài)水在重力的作用下經(jīng)過單向閥214排出，單向閥214可以允許液態(tài)水流出，同時阻止環(huán)境氣體進入干燥室。集水裝置215設置于單向閥 214外，用于存儲單向閥214排出的液態(tài)水，防止液態(tài)水滴落。所述集水裝置215可以是集水盒(水杯)或海綿體，在干燥空氣時產(chǎn)生的液態(tài)水量不是很大，當少量液體進入吸水性海綿后，不會產(chǎn)生水滴滴落。吸水海綿中的水分能夠慢慢的蒸發(fā)到周圍的環(huán)境中。這樣就減少了更換水杯的麻煩。由圖I和圖2中可知，本實用新型采用上述具有輔助干燥的除濕管的旁流氣體分析儀包括外殼30、設置于該外殼30內(nèi)的檢測室40、真空泵50以及設置在外殼30上的除濕管100，所述除濕管100的第一進氣口 11連接分析儀的采樣氣管60，所述除濕管100的第一出氣口 12連接所述檢測室40的第四進氣口 41，檢測室40的第四出氣口 42連接真空泵 50的第五進氣口 51，所述除濕管100的第二出氣口 22通過出氣管路221連接真空泵50的第五進氣口 51，所述真空泵50的第五出氣口 52接大氣。整個除濕管安裝在分析儀外殼30 外側(cè)，用于采樣氣體進入氣體檢測室之前的除濕，分析儀外殼30內(nèi)包括檢測室40及真空泵50，檢測室40與真空泵50相連接。本實用新型的核心部分是雙層除濕管及干燥室。雙層除濕管結(jié)構(gòu)如圖I所示。外圍管20可為聚丙稀管、玻璃管、不銹鋼管或其他材料，外圍管 20內(nèi)嵌套一個干燥管芯10，組成一個同軸的雙層結(jié)構(gòu)。干燥管芯10的第一進氣口與外部采樣氣管相連接，第一出氣口連接可更換親水性過濾膜43，親水性過濾膜與檢測室40相連接，外圍管20的兩端設計有第二進氣口和第二排氣口，第二進氣口與干燥室212相連接，第二排氣口通過潮濕空氣排出管道221與真空泵50相連接。經(jīng)過雙層干燥管芯除濕的樣本氣體變得干燥，經(jīng)過出口流出干燥管芯，進入親水性過濾膜43。親水性過濾膜有兩個作用 I)吸收殘余的液態(tài)水。2)過濾掉從患者呼吸回路進入采樣氣管的細菌及痰等雜質(zhì)。經(jīng)過親水性過濾膜過濾后的氣體，便可以進入檢測氣室7進行檢測。由圖I和圖2中可知，所述第一出氣口 12與第四進氣口 41的連接處設有可更換的親水性過濾膜43。干燥室212內(nèi)部安裝有PTFE疏水膜217。PTFE疏水膜采um級過濾膜，它可以阻止絕大部分的細小水顆粒通過。干燥室212的底部設有單向閥215，疏水膜過濾出的液態(tài)水在重力的作用下經(jīng)過單向閥215排出。單向閥215可以允許液態(tài)水流出，同時阻止環(huán)境氣體進入干燥室。儲水215設置于單向閥215外，用于存儲單向閥215排出的液態(tài)水，防止液態(tài)水滴落。PTFE疏水膜217在對空氣進行除濕時，空氣的中的水汽會不斷積累成液態(tài)水。液態(tài)水在的重力作用下脫離PTFE疏水膜，經(jīng)過單向閥215，集水裝置215中。 單向閥應該在少量的液態(tài)水的重力條件下能夠?qū)?。液態(tài)水進入到集水裝置215中，并在周圍環(huán)境的作用下周圍的空氣中。由于液態(tài)水是利用重力的作用脫離PTFE疏水膜217，并通過單向閥215進入到集水裝置215中，因此應該保證液態(tài)水能夠在重力的作用下流過單向閥。所述分析儀還包括設置于外殼30內(nèi)的初級干燥室31，所述進氣機構(gòu)21連接所述初級干燥室31，所述進氣機構(gòu)21通過冷卻管32連接所述初級干燥室31。干燥室212連接冷卻管32的一端，冷卻管32的另一端接在分析儀外殼30內(nèi)。冷卻管32用于將來自分析儀外殼30內(nèi)的溫度較高的氣體冷卻，使水顆粒凝結(jié)成較大水顆粒，增加PTFE疏水膜217的除水效果。冷卻管32暴露在分析儀外殼的外部環(huán)境中，由于分析儀外殼內(nèi)部的溫度比外殼分析儀外殼外部的環(huán)境溫度較高，當分析儀內(nèi)部的高溫氣體在真空泵的作用下進入冷卻管后，受外界低溫環(huán)境影響，冷卻管內(nèi)空氣降溫，此時冷卻管32內(nèi)空氣中的水顆粒開始凝聚成直徑較大的水顆粒。冷卻后的空氣經(jīng)過PTFE疏水膜217形成干燥空氣，進入外圍管20 內(nèi)。冷卻管32可以采用導熱性能較好的鋁、銅或其他材料，使進入冷卻管內(nèi)的氣體能夠快速與外界空氣進行熱量交換，增強冷卻效果。本實用新型除濕管在工作時，真空泵50啟動，從患者呼吸回路獲取的樣本氣體進入干燥管芯10內(nèi)。進入干燥管芯10與外圍管20之間的干燥空氣在真空泵50的作用下與采樣氣體形成相反的流動方向，形成對流關系。為了獲得良好的除濕效果，可以適當增大干燥空氣 與樣本氣體的流速比值，優(yōu)選實例中氣道23內(nèi)的空氣流速是干燥管芯10內(nèi)空氣流速的2 3倍。在干燥管芯10的作用下，樣本氣體內(nèi)的水汽轉(zhuǎn)移到了外圍管的腔體內(nèi)的干燥空氣中，外圍管內(nèi)的干燥空氣吸收了干燥管芯10蒸發(fā)的水汽，變成潮濕空氣，潮濕空氣在真空泵50的作用下，經(jīng)過潮濕空氣排出管道排出，使腔體內(nèi)的空氣時刻保持干燥狀態(tài)。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明 。對于本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種具有輔助干燥的除濕管，該除濕管(100)包括干燥管芯(10)以及在該干燥管芯(10)兩端設置的第一進氣口( 11)和第一出氣口( 12)，其特征在于該干燥管芯(10)外面還套裝有外圍管(20)，該外圍管(20)的兩端分別設有進氣機構(gòu)(21)和第二出氣口(22)，外圍管(20)的內(nèi)壁與干燥管芯(10)的外壁之間留有氣道(23)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述具有輔助干燥的除濕管，其特征在于所述外圍管(20)的長軸線與干燥管芯(10)的長軸線平行或重合，所述進氣機構(gòu)(21)和第一出氣口(12)位于外圍管(20)和干燥管芯(10)—端，所述第一進氣口(11)和第二出氣口(22)位于外圍管(20)和干燥管芯(10)的另一端。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述具有輔助干燥的除濕管，其特征在于所述進氣機構(gòu)(21) 包括第二進氣口( 211)以及干燥室(212)，該干燥室(212)的第三出氣口(213)連接所述第二進氣口( 211)，該干燥室(212)的底端通過單向閥(214 )連接集水裝置(215)，所述外圍管 (20 )通過該干燥室(212)的第三進氣口( 216 )進氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求4所述具有輔助干燥的除濕管，其特征在于所述第三出氣口(213)與第二進氣口(211)的連接處設置有疏水膜(217)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述具有輔助干燥的除濕管，其特征在于所述集水裝置(215)為集水盒或海綿體。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述具有輔助干燥的除濕管，其特征在于所述干燥管芯(10) 為Nafion管或NOMO Polymer除濕管。
7.一種采用如權(quán)利要求I至6中任一項所述具有輔助干燥的除濕管的旁流氣體分析儀，其特征在于該分析儀包括外殼(30)、設置于該外殼(30)內(nèi)的檢測室(40)、真空泵(50) 以及設置在外殼(30)上的除濕管(100)，所述除濕管(100)的第一進氣口(11)連接分析儀的采樣氣管(60)，所述除濕管(100)的第一出氣口(12)連接所述檢測室(40)的第四進氣口(41)，檢測室(40)的第四出氣口(42)連接真空泵(50)的第五進氣口( 51)，所述除濕管 (100)的第二出氣口(22)通過出氣管路(221)連接真空泵(50)的第五進氣口(51)，所述真空泵(50)的第五出氣口(52)接大氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的旁流氣體分析儀，其特征在于所述第一出氣口(12)與第四進氣口(41)的連接處設有可更換的親水性過濾膜(43)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的旁流氣體分析儀，其特征在于所述分析儀還包括設置于外殼(30 )內(nèi)的初級干燥室(31)，所述進氣機構(gòu)(21)連接所述初級干燥室(31)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的旁流氣體分析儀，其特征在于所述進氣機構(gòu)(21)通過冷卻管(32 )連接所述初級干燥室(31)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的旁流氣體分析儀，其特征在于所述氣道(23)內(nèi)的空氣流速是干燥管芯(10)內(nèi)空氣流速的2 3倍。
專利摘要一種具有輔助干燥的除濕管(100)包括干燥管芯(10)以及在該干燥管芯(10)兩端設置的第一進氣口(11)和第一出氣口(12)，該干燥管芯(10)外面還套裝有外圍管(20)，該外圍管(20)的兩端分別設有進氣機構(gòu)(21)和第二出氣口(22)，外圍管(20)的內(nèi)壁與干燥管芯(10)的外壁之間留有氣道(23)。本實用新型采用增大Nafion管內(nèi)外的濕度差的手段，同時結(jié)合氣體對流的方法，增強Nafion管除濕的效果，解決了在高濕度環(huán)境下Nafion管無法達到除濕效果的問題。
文檔編號B01D53/26GK202478790SQ20112054651
公開日2012年10月10日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者孫繼蕃, 秦釗, 鄭如海, 陳璐 申請人:深圳市理邦精密儀器股份有限公司