專利名稱：肺功能儀校準(zhǔn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及醫(yī)療器械的校驗(yàn)裝置，特別是采用標(biāo)準(zhǔn)呼吸模擬器來(lái)校驗(yàn)肺 功能儀的校準(zhǔn)裝置。
背景技術(shù)：
在發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，為了肺功能測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)化，強(qiáng)化肺功能測(cè)試的質(zhì)量控制， 先后制訂了肺功能儀的質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，如美國(guó)胸腔協(xié)會(huì)(ATS)、歐洲呼吸學(xué)會(huì) (ERS)就相繼制訂了肺功能檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)的制訂促進(jìn)了肺功能儀的臨床 應(yīng)用，為肺功能儀的質(zhì)量控制提出了比較具體的要求。國(guó)外的肺功能實(shí)驗(yàn)室和廠 家一般采用微機(jī)控制的氣筒或者氣泵作質(zhì)量控制和校準(zhǔn)，醫(yī)療機(jī)構(gòu)一般采用固定 體積(1~3L)的手動(dòng)定標(biāo)氣筒。在國(guó)內(nèi)，肺功能測(cè)試開(kāi)展比較晚，沒(méi)有建立肺 功能儀相應(yīng)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。不同的肺功能儀測(cè)試同一病人，可能得到差異較大的結(jié) 果，給臨床診斷帶來(lái)一定的困難。要解決這個(gè)問(wèn)題必須要有標(biāo)準(zhǔn)的、適用的肺功 能儀校準(zhǔn)裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種微機(jī)控制的肺功能儀校準(zhǔn)裝置，實(shí)現(xiàn)氣體在變 流量情況下的累計(jì)流量控制，用于質(zhì)量控制和計(jì)量校準(zhǔn)，解決肺功能儀的量值傳 遞和溯源的難題。
本實(shí)用新型的目的是這樣達(dá)到的 一種肺功能儀校準(zhǔn)裝置，其特征在于校 準(zhǔn)裝置由計(jì)算機(jī)、控制器、伺服電機(jī)和氣筒構(gòu)成，計(jì)算機(jī)與控制器雙向連接，控 制器與伺服電機(jī)雙向連接，伺服電機(jī)通過(guò)齒輪對(duì)氣筒內(nèi)的活塞提供動(dòng)力，所述氣
筒由滑筒、活塞、絲桿機(jī)構(gòu)、軸承、右端蓋、左端蓋、導(dǎo)氣管、活塞導(dǎo)向桿、以 及堵頭、擋片等部件組成，氣筒由左上支座、左下支座和右上支座、右下支座固 定后安裝在底座上，活塞固定在絲桿結(jié)構(gòu)的絲桿上，活塞導(dǎo)向桿穿過(guò)活塞水平放 置在滑筒內(nèi)，伺服電機(jī)也安裝在底座上，伺服電機(jī)軸上的主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪嚙 合，從動(dòng)齒輪與絲桿機(jī)構(gòu)的絲桿連接。
所述控制器由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、運(yùn)動(dòng)命令轉(zhuǎn)換模塊、限位開(kāi)關(guān)和電源構(gòu)成，所述計(jì)算機(jī)與控制器雙向連接是指運(yùn)動(dòng)命令轉(zhuǎn)換模塊與計(jì)算機(jī)雙向連接，所述控 制器與伺服電機(jī)雙向連接是指伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與伺服雙向連接電機(jī)連接。
氣筒的導(dǎo)氣管加裝在左端蓋上，活塞的外側(cè)加有密封環(huán)，活塞導(dǎo)向桿上加有 用"0"形密封圈。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是
1、 校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，氣筒模擬標(biāo)準(zhǔn)呼吸逼真、形象，解決了肺功 能儀的量值傳遞和溯源的難題，實(shí)現(xiàn)了模擬呼吸。
2、 較好地解決了氣體在定向排出和吸入時(shí)相關(guān)機(jī)械組件的密閉性。
3、 在計(jì)算機(jī)軟件的精密控制下，達(dá)到了復(fù)現(xiàn)氣體的標(biāo)準(zhǔn)量值的要求。本校
準(zhǔn)裝置，在計(jì)算機(jī)軟件建立呼吸的基本模型的基礎(chǔ)上，在計(jì)算機(jī)的精密控制下，
實(shí)現(xiàn)了肺功能儀主要物理參數(shù)的校準(zhǔn)，如肺活量、用力肺活量、呼氣峰值流 量、最大分鐘通氣量等參數(shù)。肺功能儀校準(zhǔn)裝置達(dá)到美國(guó)胸腔協(xié)會(huì)(ATS)和歐 洲呼吸學(xué)會(huì)(ERS)的推薦標(biāo)準(zhǔn)，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，技術(shù)指標(biāo)與國(guó)外相當(dāng)。其指標(biāo)
為(1)體積范圍0 10L;
(2) 流量范圍0 14L/S;
(3) 體積線性±0.5% (大于等于2L); 土20mL(小于2L);
(4) 流量線性±0.5% (總體積相對(duì)于3L);
(5) 重復(fù)性土6mL;
(6) 體積誤差±0.5% (大于等于2L); 土20mL (小于2L);
(7) 呼氣峰值流量誤差±2.0% (2L/s 14L/s);
4、 本微機(jī)控制的肺功能儀校準(zhǔn)裝置不僅實(shí)現(xiàn)了氣體在變流量情況下的累計(jì) 流量控制，向肺功能儀提供標(biāo)準(zhǔn)的理想氣源，用于質(zhì)量控制和計(jì)量校準(zhǔn)，同時(shí)也 可以用于環(huán)境通風(fēng)設(shè)備的測(cè)試、呼吸健康的研究、醫(yī)療及相關(guān)機(jī)構(gòu)人員的模擬培 訓(xùn)等領(lǐng)域。


圖1是本肺功能儀校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是控制器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是氣筒結(jié)構(gòu)的剖面圖； 圖4是圖3的A向示意圖；圖5是圖3的B向示意圖。
圖中，l導(dǎo)氣管，2左下支座，3堵頭，4左上支座，5左端蓋，6是O型 密封圈，7密封環(huán)，8活塞，9活塞導(dǎo)向桿，IO滑筒，ll擋蓋，12右端蓋，13 右上支座，14緊固螺母，15軸承，16擋蓋，17絲桿機(jī)構(gòu)，18擋片，19從動(dòng) 齒輪，20主動(dòng)齒輪，21伺服電機(jī)，22底座，23右下支座，24渦輪套筒。
具體實(shí)施方式
附圖給出了本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例。 參見(jiàn)附圖。
本校準(zhǔn)儀由氣筒、伺服電機(jī)、控制器和計(jì)算機(jī)構(gòu)成，計(jì)算機(jī)在軟件控制下工 作。計(jì)算機(jī)與控制器雙向連接，控制器與伺服電機(jī)雙向連接，伺服電機(jī)通過(guò)齒輪 對(duì)氣筒提供動(dòng)力，模擬標(biāo)準(zhǔn)呼吸，與計(jì)算機(jī)軟件一起構(gòu)成了標(biāo)準(zhǔn)呼吸模擬器?？?制器接收和執(zhí)行計(jì)算機(jī)發(fā)送的命令，對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，進(jìn)而對(duì)氣筒進(jìn)行 控制，完成模擬校驗(yàn)。
計(jì)算機(jī)軟件首先建立了呼吸模型和各種校準(zhǔn)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)控制器下達(dá)控制命
令，在控制器的控制下對(duì)伺服電機(jī)的工作狀況進(jìn)行控制。進(jìn)一步，通過(guò)伺服電機(jī) 連接的主動(dòng)齒輪20和從動(dòng)齒輪19對(duì)氣筒內(nèi)的活塞8提供運(yùn)動(dòng)動(dòng)力。氣筒內(nèi)的活 塞8來(lái)回移動(dòng)會(huì)通過(guò)導(dǎo)氣管1將氣筒中的氣體排出，或者將外界大氣吸入氣筒， 通過(guò)這一過(guò)程來(lái)模擬人體呼吸。氣筒是本實(shí)用新型的關(guān)鍵部件，在氣筒的滑筒 10內(nèi)采用水平放置的活塞導(dǎo)向桿9控制活塞8的運(yùn)動(dòng)方向并在活塞外側(cè)采用密 封環(huán)7，導(dǎo)向桿上采用"0"形密封圈6，解決了運(yùn)動(dòng)部件之間的氣密性。同時(shí)采 用絲杠加套軸承15、加渦輪套筒24與主動(dòng)齒輪20、從動(dòng)齒輪19傳動(dòng)的方式， 減小了部件之間的摩擦力，提高裝置的可靠性。本實(shí)施例中，氣筒的滑筒10的 內(nèi)徑為02OOmm，長(zhǎng)400mm，氣筒有效容積約12. 4升。出口的直徑約025腿。
控制器在本裝置中起到了承上啟下的作用，通過(guò)運(yùn)動(dòng)命令轉(zhuǎn)換模塊接收和下 達(dá)驅(qū)動(dòng)命令，通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行控制。限位開(kāi)關(guān)完成位置限 制任務(wù)。
本裝置的整個(gè)校驗(yàn)過(guò)程由計(jì)算機(jī)精密控制，達(dá)到了非常好的效果，獲得良好 的重復(fù)性，因此達(dá)到了校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求1、一種肺功能儀校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述校準(zhǔn)裝置由計(jì)算機(jī)、控制器、伺服電機(jī)和氣筒構(gòu)成，計(jì)算機(jī)與控制器雙向連接，控制器與伺服電機(jī)雙向連接，伺服電機(jī)(21)通過(guò)齒輪對(duì)氣筒內(nèi)的活塞提供動(dòng)力，所述氣筒由滑筒(10)、活塞(8)、絲桿機(jī)構(gòu)(17)、軸承(15)、右端蓋(12)、左端蓋(5)、導(dǎo)氣管(1)、活塞導(dǎo)向桿(9)、以及堵頭(3)、擋片(18)等部件組成，氣筒由左上支座(4)、左下支座(2)和右上支座(13)、右下支座(23)固定后安裝在底座(22)上，活塞(8)固定在絲桿機(jī)構(gòu)(17)的絲桿上，活塞導(dǎo)向桿(9)穿過(guò)活塞(8)水平放置在滑筒(10)內(nèi)，伺服電機(jī)(21)也安裝在底座(22)上，伺服電機(jī)(21)軸上連接的主動(dòng)齒輪(20)與從動(dòng)齒輪(19)嚙合，從動(dòng)齒輪(19)與絲桿機(jī)構(gòu)(17)的絲桿連接。
2、 如權(quán)利要求1所述的肺功能儀校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述控制器由伺 服電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、運(yùn)動(dòng)命令轉(zhuǎn)換模塊、限位開(kāi)關(guān)和電源構(gòu)成，所述計(jì)算機(jī)與控制 器雙向連接是指運(yùn)動(dòng)命令轉(zhuǎn)換模塊與計(jì)算機(jī)雙向連接，所述控制器與伺服電機(jī)雙 向連接是指伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與伺服雙向連接電機(jī)連接。
3、 如權(quán)利要求1所述的肺功能儀校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述氣筒的導(dǎo)氣 管(1)加裝在左端蓋(5)上。
4、 如權(quán)利要求1所述的肺功能儀校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述氣筒的活塞 (8)外側(cè)加有密封環(huán)(7)，活塞導(dǎo)向桿上加有用"0"形密封圈(6)。
專利摘要肺功能儀校準(zhǔn)裝置屬醫(yī)療器械的校驗(yàn)范疇。由計(jì)算機(jī)、控制器、伺服電機(jī)和氣筒構(gòu)成。計(jì)算機(jī)與控制器雙向連接，控制器與伺服電機(jī)雙向連接。氣筒由滑筒、活塞、絲桿機(jī)構(gòu)、導(dǎo)氣管、活塞導(dǎo)向桿等部件組成，由左、右兩側(cè)上下支座固定后安裝在底座上?；钊潭ㄔ诮z桿上，活塞導(dǎo)向桿穿過(guò)活塞水平安裝在滑筒內(nèi)。伺服電機(jī)也安裝在底座上，伺服電機(jī)軸上的主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪嚙合，從動(dòng)齒輪與絲桿連接對(duì)氣筒內(nèi)的活塞提供動(dòng)力。本裝置解決了肺功能儀量值傳遞和溯源的難題，實(shí)現(xiàn)了模擬呼吸。在計(jì)算機(jī)軟件的精密控制下，達(dá)到了復(fù)現(xiàn)氣體標(biāo)準(zhǔn)量值要求。不僅用于質(zhì)量控制和計(jì)量校準(zhǔn)，也用于環(huán)境通風(fēng)設(shè)備的測(cè)試、呼吸健康的研究、醫(yī)療及相關(guān)機(jī)構(gòu)人員的模擬培訓(xùn)等。
文檔編號(hào)A61B5/08GK201223392SQ200820063768
公開(kāi)日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月12日
發(fā)明者張叢華, 嵐 龔 申請(qǐng)人:中國(guó)測(cè)試技術(shù)研究院電離輻射研究所