本發(fā)明涉及到能為人體提供氧氣的節(jié)氧裝置領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在醫(yī)療和保健領(lǐng)域，節(jié)氧裝置是一種被人們不斷在改進(jìn)的設(shè)備。節(jié)氧裝置主要是通過控制供氧單元只在人體吸氣時(shí)供氧、而在人體呼氣時(shí)不供氧，從而達(dá)到節(jié)省氧氣的目的。

目前在脈沖式節(jié)氧器中的節(jié)氧裝置的特點(diǎn)是以固定的節(jié)奏供氧，吸氧人員或患者需要適應(yīng)節(jié)氧器的供氧節(jié)奏。在實(shí)際使用中，患者難以一直與節(jié)氧器保持同步，患者更難以在睡眠中與節(jié)氧器保持同步吸氧。所以，這種節(jié)氧形式的使用范圍相當(dāng)窄。

理想的節(jié)氧裝置應(yīng)當(dāng)包括一個(gè)吸氣或呼吸檢測元件（以下簡稱檢測元件），節(jié)氧裝置通過此檢測元件來檢測人體的每次吸氣，并且只在人體吸氣時(shí)，使供氧閥打開，將所需數(shù)量的氧氣供給人體。當(dāng)完成規(guī)定數(shù)量的供氧后，使供氧閥立即關(guān)閉。這種理想的節(jié)氧裝置被稱作隨吸供氧式節(jié)氧裝置。

隨吸供氧式節(jié)氧裝置通過只在人體吸氣早期供應(yīng)氧氣，能將達(dá)到同樣治療效果所需的供氧量降低到持續(xù)供氧方式的1/4～1/6左右。這是因?yàn)椋?/p>

一、人體的吸呼比一般是1:1.5～1:2，即吸氣時(shí)間大約僅占整個(gè)呼吸周期的33%～40%；

二、正常人體的潮氣量是500毫升左右，人體的呼吸管路（如氣管等）中不參與氣體交換部分的容積為150毫升左右（這部分容積又稱生理無效腔）。當(dāng)人體吸氣時(shí)，首先進(jìn)入肺部肺泡的是上次呼氣時(shí)停留在呼吸管路中的廢氣。人體每次所吸入的500毫升左右的氣體中，只有350毫升左右進(jìn)入肺部，還有150毫升左右停留在呼吸管路中。也就是說，以500毫升潮氣為例，進(jìn)入肺泡的比率大約為70%。

三、上述350毫升左右進(jìn)入肺部肺泡的氣體，最后0.3秒進(jìn)入的氣體部分，無法完全完成氣體交換就被排出肺部，其利用率大大降低。并且，隨著呼吸周期的縮短，這部分氣體所占的比例會大大增加。以每分鐘12～20次的呼吸頻率、1:1.5～1:2的吸呼比計(jì)算，每次吸氣時(shí)間為1～2秒左右。350毫升左右進(jìn)入肺泡的氣體中，人體能充分全部利用的部分最高為85%左右，最低為70%左右。

四、當(dāng)人體吸入氧濃度約為21%左右的大氣時(shí)，人體完成正常氣體交換需要0.3秒左右的時(shí)間。而當(dāng)人體要充分利用節(jié)氧裝置輸出的、混合濃度可能達(dá)到30%左右的高濃度氧氣時(shí)，就需要有更長的氣體交換時(shí)間，因此，350毫升左右進(jìn)入肺泡的氣體中，人體能充分利用的部分會比上述70%～85%更低。

申請?zhí)枮?014202466942的中國專利文獻(xiàn)中公開了與上述理想隨吸供氧式節(jié)氧裝置類似的一種節(jié)氧技術(shù)，但是其使用高精度微差壓傳感器作為呼吸檢測元件。由于這類高精度微差壓傳感器價(jià)格昂貴，并且檢測技術(shù)難度較高，所以限制了類似節(jié)氧裝置的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

目前，基于超聲波檢測原理的超聲波氣體傳感器能用來測量氣體的流量大小、方向以及混合氣體中各氣體組分的含量（也稱為各氣體組分的濃度），這種超聲波氣體傳感器具有成本低、精度高、壽命長、穩(wěn)定性好、反應(yīng)迅速、檢測周期短、可單獨(dú)或同時(shí)測量氣體濃度和氣體流量的大小及方向（即雙向流量檢測能力）等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)超聲波氣體傳感器僅用于檢測氣體濃度時(shí)，一般又被稱為超聲波氣體濃度傳感器，當(dāng)超聲波氣體傳感器僅用于檢測氣體流量時(shí)，一般又被稱為超聲波氣體流量計(jì)，通常所述的超聲波氣體傳感器既能檢測氣體濃度、又能檢測氣體流量以及氣體的流動(dòng)方向。

綜上所述，在節(jié)氧裝置領(lǐng)域，特別是在開放式吸氧方式下，如何使節(jié)氧裝置簡單、方便、準(zhǔn)確并且低成本地實(shí)現(xiàn)隨吸供氧一直是本領(lǐng)域存在和探索的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種能大大降低節(jié)氧裝置的制造成本和技術(shù)難度、使其能得到更廣泛地推廣應(yīng)用的隨吸供氧式節(jié)氧裝置。

本發(fā)明創(chuàng)造性地使用廉價(jià)的超聲波氣體傳感器作為節(jié)氧裝置中的檢測元件，使節(jié)氧裝置能具有隨吸供氧的功能，從而在達(dá)到同樣吸氧效果的情況下，大大降低節(jié)氧裝置的制造成本和技術(shù)難度，并使節(jié)氧裝置得到更廣泛地推廣應(yīng)用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案。

隨吸供氧式節(jié)氧裝置，包括：控制節(jié)氧裝置工作的控制單元，能將氧氣源提供的氧氣輸送給人體的供氧單元，供氧單元包括能與人體呼吸器官相連通的輸氧管路、設(shè)置在輸氧管路上的供氧閥；還包括能檢測人體吸氣或呼吸的檢測元件；其特點(diǎn)是：使用超聲波氣體傳感器作為檢測人體吸氣或呼吸的檢測元件；所述的節(jié)氧裝置中還設(shè)置有氣流形成裝置，在人體呼吸時(shí)該氣流形成裝置使超聲波氣體傳感器中能至少形成與人體吸氣所對應(yīng)的氣流，從而使得超聲波氣體傳感器至少能檢測到人體的吸氣；工作中根據(jù)超聲波氣體傳感器檢測到的與人體吸氣或呼吸相對應(yīng)的數(shù)據(jù)或信號，使供氧單元只在人體吸氣時(shí)才通過輸氧管路給人體提供氧氣、而在其它時(shí)間不給人體提供氧氣，從而實(shí)現(xiàn)隨吸供氧。

進(jìn)一步的，前述的隨吸供氧式節(jié)氧裝置，其中，所述的超聲波氣體傳感器采用既能檢測人體吸氣或呼吸氣流又能檢測氧濃度的超聲波氣體傳感器，這樣超聲波氣體傳感器既能檢測人體吸氣或呼吸氣流，又能進(jìn)行所述節(jié)氧裝置輸出氣體的氧濃度檢測。

進(jìn)一步的，前述的隨吸供氧式節(jié)氧裝置，其中，在連通于供氧閥出氣口的輸氧管路上連通有旁通管，旁通管的外端與超聲波氣體傳感器上的一個(gè)通氣口相連通，超聲波氣體傳感器上的另一個(gè)通氣口與大氣相通；在所述節(jié)氧裝置開始工作的起始時(shí)刻，供氧閥處于關(guān)閉狀態(tài)；并且至少在人體吸氣時(shí)，旁通管使超聲波氣體傳感器中能形成與人體吸氣相對應(yīng)的吸氣氣流，使得超聲波氣體傳感器能檢測到人體的吸氣，工作中根據(jù)超聲波氣體傳感器檢測到的與人體吸氣相對應(yīng)的數(shù)據(jù)或信號，使供氧閥只在人體吸氣時(shí)導(dǎo)通設(shè)定的時(shí)間、其余時(shí)間則處于關(guān)閉狀態(tài)，從而使得供氧單元只在人體吸氣時(shí)才能通過輸氧管路給人體提供氧氣。

更進(jìn)一步的，前述的隨吸供氧式節(jié)氧裝置，其中，當(dāng)采用既能檢測人體吸氣或呼吸氣流又能檢測氧濃度的超聲波氣體傳感器時(shí)，使超聲波氣體傳感器上的另一個(gè)通氣口經(jīng)過一段管道與大氣相通，這樣，工作中當(dāng)供氧閥完成每次供氧而關(guān)閉時(shí)，就能將此時(shí)超聲波氣體傳感器檢測到的氧濃度數(shù)據(jù)作為節(jié)氧裝置此時(shí)的供氧濃度數(shù)據(jù)。

更進(jìn)一步的，前述的隨吸供氧式節(jié)氧裝置，其中，還設(shè)置有能控制輸氧管路通過旁通管與大氣相通時(shí)間的旁通控制閥；所述的旁通控制閥設(shè)置在旁通管中；在節(jié)氧裝置開始工作的起始時(shí)刻，供氧閥處于關(guān)閉狀態(tài)、同時(shí)旁通控制閥處于導(dǎo)通狀態(tài)，這樣在開機(jī)的初始時(shí)刻旁通管就使超聲波氣體傳感器中能形成與人體吸氣相對應(yīng)的吸氣氣流、從而使超聲波氣體傳感器能檢測到人體的吸氣；并且在工作中，當(dāng)供氧閥每次導(dǎo)通并且待超聲波氣體傳感器中完成換氣時(shí)、旁通控制閥就關(guān)閉，直至供氧閥完成此次供氧而關(guān)閉時(shí)、旁通控制閥再導(dǎo)通，使得旁通管既能保障超聲波氣體傳感器準(zhǔn)確檢測到人體的每次吸氣，又減少了氧氣的浪費(fèi)。另外，在實(shí)際工作中，當(dāng)旁通控制閥關(guān)閉時(shí)，能對超聲波氣體傳感器進(jìn)行流量零點(diǎn)校正。并且，當(dāng)采用既能檢測人體吸氣或呼吸氣流又能檢測氧濃度的超聲波氣體傳感器時(shí)，工作中在旁通控制閥每次關(guān)閉時(shí)，就能將此時(shí)超聲波氣體傳感器檢測到的氧濃度數(shù)據(jù)作為節(jié)氧裝置此時(shí)的供氧濃度數(shù)據(jù)。

更進(jìn)一步的，前述的隨吸供氧式節(jié)氧裝置，其中，超聲波氣體傳感器上的另一個(gè)通氣口連通有貯氣腔室而不再與大氣相通，貯氣腔室和旁通管使超聲波氣體傳感器中能至少形成與人體吸氣相對應(yīng)的吸氣氣流，使得超聲波氣體傳感器能檢測到人體的吸氣。在實(shí)際制作中，所述的貯氣腔室為一個(gè)容積能隨內(nèi)部氣體壓力變化而發(fā)生變化的貯氣囊；當(dāng)貯氣囊因人體的呼吸而完全飽滿或干癟時(shí)，能對超聲波氣體傳感器進(jìn)行流量零點(diǎn)校正。并且，當(dāng)采用既能檢測人體吸氣或呼吸氣流又能檢測氧濃度的超聲波氣體傳感器時(shí)，工作中當(dāng)供氧閥完成每次供氧而關(guān)閉時(shí)，就能將此時(shí)超聲波氣體傳感器檢測到的氧濃度數(shù)據(jù)作為節(jié)氧裝置此時(shí)的供氧濃度數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，前述的隨吸供氧式節(jié)氧裝置，其中，在連通于供氧閥出氣口的輸氧管路中設(shè)置有超聲波氣體傳感器，在連通于供氧閥出氣口與超聲波氣體傳感器之間的輸氧管路上連通有旁通管，所述旁通管的外端與大氣相通；在節(jié)氧裝置開始工作的起始時(shí)刻，供氧閥處于關(guān)閉狀態(tài)；并且至少在人體吸氣時(shí)，旁通管使超聲波氣體傳感器中能形成與人體吸氣相對應(yīng)的吸氣氣流，使得超聲波氣體傳感器能檢測到人體的吸氣，工作中根據(jù)超聲波氣體傳感器檢測到的與人體吸氣相對應(yīng)的數(shù)據(jù)或信號，使供氧閥只在人體吸氣時(shí)導(dǎo)通設(shè)定的時(shí)間、其余時(shí)間則處于關(guān)閉狀態(tài)，從而使得供氧單元只在人體吸氣時(shí)才能通過輸氧管路給人體提供氧氣。

更進(jìn)一步的，前述的隨吸供氧式節(jié)氧裝置，其中，當(dāng)采用既能檢測人體吸氣或呼吸氣流又能檢測氧濃度的超聲波氣體傳感器時(shí)，工作中當(dāng)供氧閥完成每次供氧而關(guān)閉時(shí)，就能將此時(shí)超聲波氣體傳感器傳送的氧濃度數(shù)據(jù)作為節(jié)氧裝置此時(shí)的供氧濃度數(shù)據(jù)。

更進(jìn)一步的，前述的隨吸供氧式節(jié)氧裝置，其中，在旁通管中設(shè)置有旁通控制閥；在節(jié)氧裝置開始工作的起始時(shí)刻，供氧閥處于關(guān)閉狀態(tài)、同時(shí)旁通控制閥處于導(dǎo)通狀態(tài)，這樣在開機(jī)的初始時(shí)刻旁通管就使超聲波氣體傳感器中能形成與人體吸氣相對應(yīng)的吸氣氣流、從而使超聲波氣體傳感器能檢測到人體的吸氣；并且在工作中，當(dāng)供氧閥每次導(dǎo)通時(shí)旁通控制閥就關(guān)閉，直至供氧閥完成此次供氧而關(guān)閉時(shí)旁通控制閥再導(dǎo)通，使得旁通管能保障超聲波氣體傳感器準(zhǔn)確檢測到人體的每次吸氣。并且當(dāng)旁通控制閥關(guān)閉時(shí)，能對超聲波氣體傳感器進(jìn)行流量零點(diǎn)校正。在實(shí)際制作中，當(dāng)采用既能檢測人體吸氣或呼吸氣流又能檢測氧濃度的超聲波氣體傳感器時(shí)，工作中當(dāng)供氧閥完成每次供氧而關(guān)閉時(shí)，就能將此時(shí)超聲波氣體傳感器檢測到的氧濃度數(shù)據(jù)作為節(jié)氧裝置此時(shí)的供氧濃度數(shù)據(jù)，完成氧濃度檢測后再使旁通控制閥導(dǎo)通，使得旁通管能保障超聲波氣體傳感器準(zhǔn)確檢測到人體的每次吸氣。

更進(jìn)一步的，前述的隨吸供氧式節(jié)氧裝置，其中，所述的旁通管的外端連接有貯氣腔室而不再與大氣相通，貯氣腔室和旁通管使超聲波氣體傳感器中能至少形成與人體吸氣相對應(yīng)的吸氣氣流，使得超聲波氣體傳感器能檢測到人體的吸氣。在實(shí)際制作中，所述的貯氣腔室為一個(gè)容積能隨內(nèi)部氣體壓力變化而發(fā)生變化的貯氣囊；當(dāng)貯氣囊因人體的呼吸而完全飽滿或干癟、超聲波氣體傳感器中流量為零、氣壓接近外界大氣壓時(shí)，能對超聲波氣體傳感器進(jìn)行流量零點(diǎn)校正。并且，當(dāng)采用既能檢測人體吸氣或呼吸氣流又能檢測氧濃度的超聲波氣體傳感器時(shí)，工作中當(dāng)供氧閥完成每次供氧而關(guān)閉時(shí)，就能將此時(shí)超聲波氣體傳感器檢測到的氧濃度數(shù)據(jù)作為節(jié)氧裝置此時(shí)的供氧濃度數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，前述的隨吸供氧式節(jié)氧裝置，其中，在節(jié)氧裝置中設(shè)置有旁通管，旁通管的一端能與節(jié)氧裝置外的人體的呼吸通道相通，旁通管的另一端與超聲波氣體傳感器上的一個(gè)通氣口相連通，超聲波氣體傳感器上的另一個(gè)通氣口與大氣相通；在節(jié)氧裝置開始工作的起始時(shí)刻，供氧閥處于關(guān)閉狀態(tài)；并且至少在人體吸氣時(shí)，旁通管使超聲波氣體傳感器中能形成與人體吸氣相對應(yīng)的吸氣氣流，使得超聲波氣體傳感器能檢測到人體的吸氣，工作中根據(jù)超聲波氣體傳感器檢測到的與人體吸氣相對應(yīng)的數(shù)據(jù)或信號，使供氧閥只在人體吸氣時(shí)導(dǎo)通設(shè)定的時(shí)間、其余時(shí)間則處于關(guān)閉狀態(tài)，從而使得供氧單元只在人體吸氣時(shí)才能通過輸氧管路給人體提供氧氣。

更進(jìn)一步的，前述的隨吸供氧式節(jié)氧裝置，其中，超聲波氣體傳感器上的另一個(gè)通氣口連接有貯氣腔室而不再與大氣相通，貯氣腔室和旁通管使超聲波氣體傳感器中能至少形成與人體吸氣相對應(yīng)的吸氣氣流，使得超聲波氣體傳感器能檢測到人體的吸氣。在實(shí)際制作中，所述的貯氣腔室為一個(gè)容積能隨內(nèi)部氣體壓力變化而發(fā)生變化的貯氣囊；當(dāng)貯氣囊因人體的呼吸而完全飽滿或干癟、超聲波氣體傳感器中流量為零、氣壓接近外界大氣壓時(shí)，能對超聲波氣體傳感器進(jìn)行流量零點(diǎn)校正。

進(jìn)一步的，前述的隨吸供氧式節(jié)氧裝置，其中，在旁通管中設(shè)置有旁通控制閥；在節(jié)氧裝置開始工作的起始時(shí)刻，供氧閥處于關(guān)閉狀態(tài)、同時(shí)旁通控制閥處于導(dǎo)通狀態(tài)，這樣在開機(jī)的初始時(shí)刻旁通管就使超聲波氣體傳感器中能形成與人體吸氣相對應(yīng)的吸氣氣流、從而使超聲波氣體傳感器能檢測到人體的吸氣。并且在不妨礙超聲波氣體傳感器檢測人體吸氣的前提下，能選擇某個(gè)時(shí)刻短時(shí)間關(guān)閉旁通控制閥，以便進(jìn)行超聲波氣體傳感器的流量零點(diǎn)校正；即：除了在人體開始吸氣的那段時(shí)間之外，可以選擇其它任意某個(gè)時(shí)刻短時(shí)間關(guān)閉旁通控制閥，以便可以進(jìn)行超聲波氣體傳感器的流量零點(diǎn)校正。

本發(fā)明的有益效果是：與目前已經(jīng)面世的采用微差壓傳感器檢測人體呼吸的隨吸供氧式節(jié)氧裝置相比，本發(fā)明在節(jié)氧裝置中使用價(jià)格低廉且檢測技術(shù)簡單方便的超聲波氣體傳感器作為呼吸檢測的元件，從而以較低的成本實(shí)現(xiàn)了呼吸檢測，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)隨吸供氧，這能大大降低隨吸供氧式節(jié)氧裝置的制造成本。并且，還能采用既能檢測氣體流量又能檢測氧濃度的超聲波氣體傳感器，可以進(jìn)一步省掉氧濃度傳感器的費(fèi)用，進(jìn)一步降低了節(jié)氧裝置成本，使隨吸供氧式節(jié)氧裝置成為一種能讓普通百姓消費(fèi)得起的醫(yī)療保健產(chǎn)品。

附圖說明

圖1是本發(fā)明第一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖2是本發(fā)明第二種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖3是本發(fā)明第三種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖4是本發(fā)明第四種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖5是本發(fā)明第五種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖6是本發(fā)明第六種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖7是本發(fā)明第七種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖8是本發(fā)明第八種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖9是本發(fā)明第九種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖10是本發(fā)明第十種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖11是本發(fā)明中所選用的一種超聲波氣體傳感器的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖12是圖11所示超聲波氣體傳感器中所涉及到的信號波形示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明并不僅限于這些實(shí)施例。

如圖1所示是本發(fā)明所述的隨吸供氧式節(jié)氧裝置的第一種實(shí)施例，包括：控制節(jié)氧裝置正常工作的控制單元3，能將氧氣源提供的氧氣輸送給人體的供氧單元，供氧單元包括能與人體呼吸器官相連通的輸氧管路2、設(shè)置在輸氧管路2上的供氧閥5；在實(shí)際應(yīng)用中，可以選擇儲氧罐設(shè)備1作為氧氣源，使用時(shí)將輸氧管路2的進(jìn)氣端口與儲存氧氣的儲氧罐設(shè)備1相連通，以確保使用時(shí)氧氣的持續(xù)供應(yīng)。節(jié)氧裝置中還包括能檢測人體吸氣或呼吸的檢測元件；本發(fā)明中，使用超聲波氣體傳感器6作為檢測人體吸氣或呼吸的檢測元件，控制單元3能和超聲波氣體傳感器6之間進(jìn)行數(shù)據(jù)或信號的傳送；所述的節(jié)氧裝置中還設(shè)置有氣流形成裝置，在人體呼吸時(shí)該氣流形成裝置使超聲波氣體傳感器6中能至少形成與人體吸氣所對應(yīng)的氣流，從而使得超聲波氣體傳感器6至少能檢測到人體的吸氣；工作中根據(jù)超聲波氣體傳感器6檢測到的與人體吸氣或呼吸相對應(yīng)的數(shù)據(jù)或信號，使供氧單元只在人體吸氣時(shí)才通過輸氧管路2給人體提供氧氣、而在其它時(shí)間不給人體提供氧氣，從而實(shí)現(xiàn)隨吸供氧。本實(shí)施例中，在連通于供氧閥5出氣口的輸氧管路2上連通有旁通管4，旁通管4的外端與超聲波氣體傳感器6上的一個(gè)通氣口相連通，超聲波氣體傳感器6上的另一個(gè)通氣口與大氣相通，使用時(shí)，將輸氧管路2的外端連通至人體7的鼻孔。旁通管4以及從旁通管4至人體呼吸器官之間的那部分輸氧管路構(gòu)成了氣流形成裝置。在節(jié)氧裝置開始工作的起始時(shí)刻，供氧閥5處于關(guān)閉狀態(tài)；人體呼吸時(shí)，包括旁通管4的氣流形成裝置使超聲波氣體傳感器6中能形成與人體吸氣相對應(yīng)的吸氣氣流、還可以形成與人體呼氣相對應(yīng)的呼氣氣流，使得超聲波氣體傳感器6能作為呼吸檢測元件而檢測到人體的每次吸氣，當(dāng)然也能檢測到人體每次吸氣的初始時(shí)刻。工作中根據(jù)超聲波氣體傳感器6檢測到的與人體吸氣或者吸氣的初始時(shí)刻相對應(yīng)的數(shù)據(jù)，使供氧閥5只在人體每次吸氣時(shí)導(dǎo)通設(shè)定的時(shí)間，其余時(shí)間則處于關(guān)斷狀態(tài)，從而使得供氧單元只能在人體每次吸氣時(shí)才通過輸氧管路2給人體提供設(shè)定量的氧氣。在實(shí)際工作中，可以使供氧單元只在人體每次吸氣的早期才通過輸氧管路2給人體提供氧氣，例如，在實(shí)際使用過程中，可控制供氧閥5在人體每次開始吸氣后的0.01～0.1秒中的任一時(shí)刻開始導(dǎo)通并保持所需要的時(shí)間，該保持時(shí)間可由實(shí)際所需的供氧量大小來設(shè)定，而在其余時(shí)間則處于關(guān)閉狀態(tài)。在人體吸氣的早期供氧既可以使所供氧氣能盡早進(jìn)入肺泡，充分完成氣體更換，以確保滿足人體每次呼吸所需要的供氧量；又能最大程度地減少節(jié)氧裝置的無效供氧量，從而大大提高節(jié)氧裝置所供氧氣的利用率，提高了節(jié)氧裝置的工作效率。

本實(shí)施例中，所述的超聲波氣體傳感器6還可以采用既能檢測人體吸氣或呼吸氣流又能檢測氧濃度的超聲波氣體傳感器，并且在實(shí)際工作中，可以使超聲波氣體傳感器上的另一個(gè)通氣口經(jīng)過一段管道與大氣相通，這樣，工作中當(dāng)供氧閥5完成每次供氧而關(guān)閉時(shí)，超聲波氣體傳感器6中就充滿了本次釋放的高濃度氧氣，此時(shí)控制單元3就能將超聲波氣體傳感器6檢測到的氧濃度數(shù)據(jù)作為節(jié)氧裝置的實(shí)時(shí)供氧濃度數(shù)據(jù)。當(dāng)供氧濃度低于設(shè)定值時(shí)控制單元3會有報(bào)警信號進(jìn)行報(bào)警。

在第一種實(shí)施例中，由于在供氧閥5導(dǎo)通時(shí)，所輸送的氧氣不僅會通過輸氧管路2輸送到人體，也會通過旁通管4泄漏到大氣中，造成氧氣的浪費(fèi)。因此，需要通過技術(shù)手段來限制旁通管4的泄漏量，使所發(fā)生的泄漏僅能使超聲波氣體傳感器6中的氣體更新即可。同時(shí)，這種技術(shù)手段又不能妨礙超聲波氣體傳感器6對人體呼吸氣流的正常檢測。最簡單的技術(shù)手段是縮小旁通管的內(nèi)徑，使得供氧時(shí)經(jīng)旁通管泄漏的氧氣量大大小于經(jīng)輸氧管路輸送到人體的氧氣量，但同時(shí)需要保證縮小后的旁通管內(nèi)徑不會妨礙超聲波氣體傳感器對人體呼吸氣流的檢測。

如圖2所示是本發(fā)明所述隨吸供氧式節(jié)氧裝置的第二種實(shí)施例，其能克服第一種實(shí)施例中氧氣浪費(fèi)多的缺點(diǎn)。由圖2中可知，第二種實(shí)施例與圖1所示的第一種實(shí)施例的不同之處在于：還設(shè)置有能控制輸氧管路2通過旁通管4與大氣相通的時(shí)間的旁通控制閥8；本實(shí)施例中所述的旁通控制閥8設(shè)置在旁通管4中；本實(shí)施例中旁通控制閥8、旁通管4以及從旁通管4至人體呼吸器官之間的那部分輸氧管路構(gòu)成了氣流形成裝置。第二種實(shí)施例實(shí)現(xiàn)隨吸供氧的工作控制流程與第一種實(shí)施例的不同之處是：在節(jié)氧裝置開始工作的起始時(shí)刻，供氧閥5處于關(guān)閉狀態(tài)、同時(shí)旁通控制閥8處于導(dǎo)通狀態(tài)，這樣在開機(jī)的初始時(shí)刻包括旁通管4的氣流形成裝置使超聲波氣體傳感器6能作為呼吸檢測元件而至少檢測到人體的每次吸氣或者每次吸氣的初始時(shí)刻；并且在工作中，當(dāng)供氧閥5每次導(dǎo)通并且待超聲波氣體傳感器6中完成換氣時(shí)、旁通控制閥8就關(guān)閉，直至供氧閥5完成此次供氧而關(guān)閉時(shí)、旁通控制閥8再導(dǎo)通，使得旁通管既能保障超聲波氣體傳感器準(zhǔn)確檢測到人體的每次吸氣，又減少了氧氣的浪費(fèi)。并且在實(shí)際工作中，可以選擇在旁通控制閥8關(guān)閉、超聲波氣體傳感器中流量為時(shí)，即：旁通管4中的氣壓接近外界大氣壓時(shí)，對超聲波氣體傳感器進(jìn)行流量零點(diǎn)校正。

另外，本實(shí)施例中，所述的超聲波氣體傳感器6還可以采用既能檢測人體吸氣或呼吸氣流又能檢測氧濃度的超聲波氣體傳感器，這樣，工作中在旁通控制閥8每次關(guān)閉后，控制單元3就能將此時(shí)超聲波氣體傳感器6檢測到的氧濃度數(shù)據(jù)作為節(jié)氧裝置此時(shí)的供氧濃度數(shù)據(jù)；當(dāng)供氧濃度低于設(shè)定值時(shí)控制單元3會有報(bào)警信號進(jìn)行報(bào)警。

如圖3所示是本發(fā)明所述隨吸供氧式節(jié)氧裝置的第三種實(shí)施例，其也能克服第一種實(shí)施例中氧氣浪費(fèi)多的缺點(diǎn)。由圖3中可知，第三種實(shí)施例與圖1所示的第一種實(shí)施例的不同之處在于：使超聲波氣體傳感器上的另一個(gè)通氣口連接有一段帶旁通控制閥8的外接管道，本實(shí)施例中該外接管道、旁通控制閥8、旁通管4以及從旁通管4至人體呼吸器官之間的那部分輸氧管路構(gòu)成了氣流形成裝置。

第三種實(shí)施例實(shí)現(xiàn)隨吸供氧的工作控制流程與第二種實(shí)施例相同。但當(dāng)超聲波氣體傳感器采用既能檢測人體吸氣或呼吸氣流又能檢測氧濃度的超聲波氣體傳感器時(shí)，在供氧濃度檢測方面，第三種實(shí)施例與第二種實(shí)施例相比存在如下區(qū)別：工作中在供氧閥5每次關(guān)閉并且旁通控制閥8剛導(dǎo)通時(shí)，控制單元3就將此時(shí)超聲波氣體傳感器6檢測到的氧濃度數(shù)據(jù)作為節(jié)氧裝置此時(shí)的供氧濃度數(shù)據(jù)；當(dāng)供氧濃度低于設(shè)定值時(shí)控制單元3會有報(bào)警信號進(jìn)行報(bào)警。

另外，在實(shí)際工作中，可以選擇在旁通控制閥8關(guān)閉、超聲波氣體傳感器中流量為零時(shí)，即：旁通管4中的氣壓接近外界大氣壓時(shí)，對超聲波氣體傳感器進(jìn)行流量零點(diǎn)校正。

上述第二及第三種實(shí)施例中設(shè)置旁通控制閥8的作用是：一是在供氧閥5導(dǎo)通后不久，就關(guān)斷旁通控制閥8，限制從旁通管4泄漏的氧氣量，使從旁通管4泄漏的氧氣量僅滿足于完成超聲波氣體傳感器6內(nèi)的氣體更新；二是關(guān)閉旁通控制閥8時(shí)，旁通管4中的氣體流量為零，旁通管4中的氣壓接近外界大氣壓時(shí)，就可以進(jìn)行超聲波氣體傳感器6的流量零點(diǎn)校正，消除長期使用所不可避免的流量零點(diǎn)漂移。

如圖4所示是本發(fā)明所述隨吸供氧式節(jié)氧裝置的第四種實(shí)施例，其也能克服第一種實(shí)施例中氧氣浪費(fèi)多的缺點(diǎn)。由圖4中可知，第四種實(shí)施例與圖1所示的第一種實(shí)施例的不同之處在于：超聲波氣體傳感器6上的另一個(gè)通氣口連接有貯氣腔室9而不再與大氣相通，本實(shí)施例中所述的貯氣腔室為一個(gè)容積能隨內(nèi)部氣體壓力微小變化而發(fā)生變化的貯氣囊9。本實(shí)施例中貯氣囊9、旁通管4以及從旁通管4至人體呼吸器官之間的那部分輸氧管路構(gòu)成了氣流形成裝置。包括貯氣囊9和旁通管4的氣流形成裝置使超聲波氣體傳感器6中能至少形成與人體吸氣相對應(yīng)的吸氣氣流，使得超聲波氣體傳感器6能作為呼吸檢測元件而檢測到人體的每次吸氣或者每次吸氣的初始時(shí)刻。

這種方式的最大好處是防止了氧氣的泄漏，提高了節(jié)氧裝置所供氧氣的利用率。同時(shí)，又幾乎沒有增加成本。其缺點(diǎn)是氧濃度檢測的實(shí)時(shí)性稍有降低。

第四種實(shí)施例實(shí)現(xiàn)隨吸供氧的工作控制流程與第一種實(shí)施例相同。但在供氧濃度檢測和流量零點(diǎn)校正方面，第四種實(shí)施例與第一種實(shí)施例相比存在如下區(qū)別：在工作過程中，當(dāng)供氧閥5完成每次供氧關(guān)斷后，人體的吸氣氣流會使貯氣囊9內(nèi)的部分氣體被吸出；人體完成吸氣轉(zhuǎn)入呼氣時(shí)，輸氧管路2內(nèi)的氣體又進(jìn)入貯氣囊9和超聲波氣體傳感器6。這樣的過程不斷重復(fù)，貯氣囊9和超聲波氣體傳感器6內(nèi)的氣體會逐步更新為輸氧管路送出的氧氣。當(dāng)所述的超聲波氣體傳感器采用既能檢測人體吸氣或呼吸氣流又能檢測氧濃度的超聲波氣體傳感器時(shí)，并且當(dāng)供氧閥5完成每次供氧而關(guān)閉時(shí)，控制單元3就將此時(shí)超聲波氣體傳感器6檢測到的氧濃度數(shù)據(jù)作為節(jié)氧裝置此時(shí)的供氧濃度數(shù)據(jù)，當(dāng)供氧濃度低于設(shè)定值時(shí)控制單元3會有報(bào)警信號進(jìn)行報(bào)警。另外，當(dāng)貯氣囊9由于人體的呼吸而完全飽滿或完全干癟時(shí)，超聲波氣體傳感器6內(nèi)會有一小段時(shí)間氣流為零，可以利用這一特性進(jìn)行超聲波氣體傳感器6的流量零點(diǎn)校正。

在實(shí)際生產(chǎn)中，可選擇合適的制作貯氣囊9的材料，使人的呼吸氣流足以使其飽滿和干癟。還可選擇合適的貯氣囊9容積，使其至少在人體由呼氣轉(zhuǎn)為吸氣的初始時(shí)刻，能使超聲波氣體傳感器6內(nèi)形成相應(yīng)的氣流。

如圖5所示是本發(fā)明所述隨吸供氧式節(jié)氧裝置的第五種實(shí)施例，由圖5中可知，第五種實(shí)施例與圖1所示的第一種實(shí)施例的不同之處是：將超聲波氣體傳感器6設(shè)置在連通于供氧閥出氣口的輸氧管路2中，而將旁通管4連通在供氧閥5出氣口與超聲波氣體傳感器6之間的輸氧管路2上，旁通管4的外端與大氣相通。本實(shí)施例中旁通管4以及從旁通管4至人體呼吸器官之間的那部分輸氧管路構(gòu)成了氣流形成裝置。

第五種實(shí)施例實(shí)現(xiàn)隨吸供氧的工作控制流程與第一種實(shí)施例相同。但第五種實(shí)施例存在如下缺點(diǎn)：一、旁通管4會使氧氣泄漏而造成浪費(fèi)；二、設(shè)置在輸氧管路2中的超聲波氣體傳感器6會反復(fù)經(jīng)受大流量供氧氣流的沖擊，對傳感器的壽命和性能會產(chǎn)生不良影響；三、超聲波氣體傳感器中始終有人體的呼吸氣流或供氧氣流，無法進(jìn)行流量零點(diǎn)校正。

本實(shí)施例中，當(dāng)采用既能檢測人體吸氣或呼吸氣流又能檢測氧濃度的超聲波氣體傳感器時(shí)，工作中當(dāng)供氧閥完成每次供氧而關(guān)閉時(shí)，控制單元3就將此時(shí)超聲波氣體傳感器檢測到的氧濃度數(shù)據(jù)作為制氧機(jī)此時(shí)的供氧濃度數(shù)據(jù)。

如圖6所示是本發(fā)明所述隨吸供氧式節(jié)氧裝置的第六種實(shí)施例，由圖6中可知，第六種實(shí)施例與圖5所示的第五種實(shí)施例的不同之處在于：在旁通管4中設(shè)置有旁通控制閥8。本實(shí)施例中旁通控制閥8、旁通管4以及從旁通管4至人體呼吸器官之間的那部分輸氧管路構(gòu)成了氣流形成裝置。第六種實(shí)施例能大大減少氧氣的泄漏量。

第六種實(shí)施例實(shí)現(xiàn)隨吸供氧的工作控制流程與第二種實(shí)施例相比，存在如下的不同之處：工作中，當(dāng)供氧閥5每次導(dǎo)通時(shí)旁通控制閥8就關(guān)閉，直至供氧閥5完成此次供氧而關(guān)閉時(shí)旁通控制閥8再導(dǎo)通，這樣做既能使旁通管4保障超聲波氣體傳感器6能準(zhǔn)確檢測到人體的每次吸氣，又能進(jìn)一步減少氧氣的白白流失。

另外，在實(shí)際應(yīng)用中所述的超聲波氣體傳感器還可以采用既能檢測人體吸氣或呼吸氣流又能檢測氧濃度的超聲波氣體傳感器，這樣可在供氧閥5完成每次供氧而關(guān)閉時(shí)，控制單元3就將超聲波氣體傳感器6檢測到的氧濃度數(shù)據(jù)作為節(jié)氧裝置此時(shí)的供氧濃度數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)供氧濃度檢測功能，然后控制單元3再控制旁通控制閥8導(dǎo)通，使得旁通管4能保障超聲波氣體傳感器6準(zhǔn)確檢測到人體的每次吸氣，當(dāng)供氧濃度低于設(shè)定值時(shí)控制單元3會有報(bào)警信號進(jìn)行報(bào)警。在實(shí)際工作中，在供氧閥5和旁通控制閥8都關(guān)閉、超聲波氣體傳感器6中流量為零時(shí)，控制單元3還能對超聲波氣體傳感器6進(jìn)行流量零點(diǎn)校正。

如圖7所示是本發(fā)明所述的隨吸供氧式節(jié)氧裝置的第七種實(shí)施例，由圖7中可知，第七種實(shí)施例與圖5所示的第五種實(shí)施例的不同之處在于：所述的旁通管4的外端連接有貯氣腔室9而不再與大氣相通。本實(shí)施例中所述的貯氣腔室為一個(gè)容積能隨內(nèi)部氣體壓力微小變化而發(fā)生變化的貯氣囊9。本實(shí)施例中貯氣囊9、旁通管4以及從旁通管4至人體呼吸器官之間的那部分輸氧管路構(gòu)成了氣流形成裝置。包括貯氣囊9和旁通管4的氣流形成裝置使超聲波氣體傳感器6中能至少形成與人體吸氣相對應(yīng)的吸氣氣流，使得超聲波氣體傳感器6能作為呼吸檢測元件而檢測到人體的每次吸氣或者每次吸氣的初始時(shí)刻。

當(dāng)貯氣囊因人體的呼吸而完全飽滿或干癟、超聲波氣體傳感器中流量為零時(shí)，即：超聲波氣體傳感器中的氣室管道氣壓接近外界大氣壓時(shí)，可以對超聲波氣體傳感器進(jìn)行流量零點(diǎn)校正。

第七種實(shí)施例與第五種實(shí)施例相比，幾乎沒有增加成本，又杜絕了氧氣的泄漏，其不足之處是降低了供氧濃度檢測的實(shí)時(shí)性。

第七種實(shí)施例實(shí)現(xiàn)隨吸供氧的工作控制流程與圖5所示的第五種實(shí)施例相同，不再贅述。

如圖8所示是本發(fā)明所述的隨吸供氧式節(jié)氧裝置的第八種實(shí)施例，由圖8中可知，第八種實(shí)施例與圖1所示的第一種實(shí)施例的不同之處是：旁通管4的一端能直接與節(jié)氧裝置外的人體7的呼吸通道相連通，旁通管4的另一端與超聲波氣體傳感器6上的一個(gè)通氣口相連通，超聲波氣體傳感器6上的另一個(gè)通氣口與大氣相通，即：旁通管4不再與輸氧管路2相連通，而是成為一條獨(dú)立的管道。本實(shí)施例中獨(dú)立的旁通管4構(gòu)成了氣流形成裝置。

使用時(shí)，將輸氧管路2的外端、以及旁通管4的一端一起連通至人體7的鼻孔即可。第八種實(shí)施例實(shí)現(xiàn)隨吸供氧的工作控制流程與圖1所示的第一種實(shí)施例相同，不再贅述。

第八種實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是：一、沒有氧氣泄漏；二、能完整檢測人體的呼吸氣流，幾乎不受供氧氣流的影響。其缺點(diǎn)是：一、超聲波氣體傳感器中一直有氣流，無法進(jìn)行流量零點(diǎn)校正；二、無法檢測供氧濃度。

當(dāng)然，在實(shí)際工作過程中，還可在第八種實(shí)施例中的輸氧管路2上另外再設(shè)置一個(gè)超聲波氣體傳感器，使節(jié)氧裝置能實(shí)現(xiàn)供氧濃度檢測的功能。

如圖9所示是本發(fā)明所述的隨吸供氧式節(jié)氧裝置的第九種實(shí)施例，由圖9中可知，第九種實(shí)施例與圖8所示的第八種實(shí)施例的不同之處在于：超聲波氣體傳感器6上不與人體7鼻孔直接相連接的另一個(gè)通氣口連接有貯氣腔室9而不再與大氣相通。本實(shí)施例中所述的貯氣腔室9為一個(gè)容積能隨內(nèi)部氣體壓力微小變化而發(fā)生變化的貯氣囊9。本實(shí)施例中貯氣囊9、旁通管4構(gòu)成了氣流形成裝置。貯氣囊9和旁通管4使超聲波氣體傳感器6中能至少形成與人體吸氣相對應(yīng)的吸氣氣流，使得超聲波氣體傳感器6能作為呼吸檢測元件而檢測到人體的每次吸氣或者每次吸氣的初始時(shí)刻。

第九種實(shí)施例實(shí)現(xiàn)隨吸供氧的工作控制流程與第八種實(shí)施例相同，不再贅述。另外，第九種實(shí)施例還能利用貯氣囊9完全飽滿或干癟時(shí)流量為零的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)超聲波氣體傳感器6的流量零點(diǎn)校正。

如圖10所示是本發(fā)明所述的隨吸供氧式節(jié)氧裝置的第十種實(shí)施例，由圖10中可知，第十種實(shí)施例與圖8所示的第八種實(shí)施例的不同之處在于：在旁通管4中設(shè)置有旁通控制閥8。本實(shí)施例中旁通控制閥8、旁通管4構(gòu)成了氣流形成裝置。

第十種實(shí)施例實(shí)現(xiàn)隨吸供氧的工作控制流程與第八種實(shí)施例相比，存在如下的不同之處：工作中，在節(jié)氧裝置開始工作的起始時(shí)刻，供氧閥5處于關(guān)閉狀態(tài)、同時(shí)旁通控制閥8處于導(dǎo)通狀態(tài)，這樣在開機(jī)的初始時(shí)刻包括旁通管4的氣流形成裝置使超聲波氣體傳感器6能作為呼吸檢測元件而檢測到人體吸氣；并且在實(shí)際工作中，在不妨礙超聲波氣體傳感器檢測人體吸氣的前提下，能選擇某個(gè)時(shí)刻短時(shí)間關(guān)閉旁通控制閥，以便進(jìn)行超聲波氣體傳感器的流量零點(diǎn)校正。即：除了在人體開始吸氣的那段時(shí)間之外，可以選擇某個(gè)時(shí)刻短時(shí)間關(guān)閉旁通控制閥，以便可以進(jìn)行超聲波氣體傳感器的流量零點(diǎn)校正。

在上述多個(gè)實(shí)施例中，還可以在旁通管或超聲波氣體傳感器上與大氣相通的通氣口中設(shè)置空氣過濾器，以防止外界空氣中的灰塵被吸入超聲波氣體傳感器中而影響檢測的精度。

另外，在實(shí)際工作中，所述的供氧閥或旁通控制閥可以由控制單元控制，也可以通過超聲波氣體傳感器進(jìn)行控制。例如：控制單元根據(jù)用戶設(shè)定的流量和氣壓，計(jì)算出供氧閥的開啟時(shí)間，然后在超聲波氣體傳感器檢測到的人體吸氣時(shí)，使供氧閥開啟所設(shè)定的時(shí)間；或者，控制單元根據(jù)用戶設(shè)定的流量和氣壓，計(jì)算出供氧閥的開啟時(shí)間，然后發(fā)送給超聲波氣體傳感器，超聲波氣體傳感器根據(jù)此數(shù)據(jù)，在檢測到人體吸氣時(shí)，使供氧閥開啟所設(shè)定的時(shí)間；再或者，控制單元將用戶設(shè)定的流量和氣壓發(fā)送給超聲波氣體傳感器，超聲波氣體傳感器根據(jù)此數(shù)據(jù)，計(jì)算出供氧閥的開啟時(shí)間，然后，在檢測到人體吸氣時(shí)，使供氧閥開啟所設(shè)定的時(shí)間。當(dāng)然，供氧閥或旁通控制閥并不僅限于上述的控制方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均應(yīng)屬于本發(fā)明所要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。

如圖11所示，是本發(fā)明所選用的一種超聲波氣體傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖，其結(jié)構(gòu)具體包括：一個(gè)用以容納待測氣體的密閉的氣室15，所述氣室15包括一根兩端封閉的空心管11，在靠近空心管11兩端的側(cè)壁上分別設(shè)置有一個(gè)通氣口，即第一通氣口141和第二通氣口142，在實(shí)際工作中，可以根據(jù)需要使待測氣體從第一通氣口141進(jìn)入氣室15，并從第二通氣口142流出氣室15，同樣的，待測氣體也能從第二通氣口142進(jìn)入氣室15，并從第一通氣口141流出氣室15，第一超聲波換能器21和第二超聲波換能器22以設(shè)定的距離分別安裝在氣室15的兩端，空心管11兩端分別形成大管徑段用以安裝超聲波換能器，即：空心管11的左端設(shè)有用以安裝第一超聲波換能器21的左大管徑段121、右端設(shè)有用以安裝第二超聲波換能器22的右大管徑段122，空心管11中間部分的管徑則小于兩端的大管徑段而形成小管徑段111，還包括一個(gè)氣體測量控制系統(tǒng)，所述氣體測量控制系統(tǒng)包括：分別連到第一超聲波換能器21和第二超聲波換能器22并能選擇性激勵(lì)一個(gè)超聲波換能器發(fā)出超聲波、而另一個(gè)超聲波換能器接收超聲波的切換開關(guān)網(wǎng)絡(luò)13，一個(gè)連到切換開關(guān)網(wǎng)絡(luò)13的微處理器17，連到切換開關(guān)網(wǎng)絡(luò)13和微處理器17的發(fā)射電路18和接收處理電路16；微處理器17通過發(fā)射電路18和切換開關(guān)網(wǎng)絡(luò)13激勵(lì)第一超聲波換能器21發(fā)出給定頻率的多脈沖的第一聲波，第一聲波穿過氣室15內(nèi)的待測氣體并在氣室15內(nèi)形成駐波，第二超聲波換能器22則接收到該第一聲波信號，從第一聲波開始發(fā)射到被接收的時(shí)間為第一傳播時(shí)間；然后，等第一聲波在氣室15內(nèi)經(jīng)過阻尼振蕩消失以后，微處理器17通過發(fā)射電路18和切換開關(guān)網(wǎng)絡(luò)13激勵(lì)第二超聲波換能器22發(fā)出與第一聲波同樣頻率同樣脈沖數(shù)的第二聲波，第二聲波穿過氣室15內(nèi)的待測氣體并在氣室15內(nèi)形成駐波，第一超聲波換能器21則接收到該第二聲波信號，從第二聲波開始發(fā)射到被接收的時(shí)間為第二傳播時(shí)間；微處理器17根據(jù)第一傳播時(shí)間和第二傳播時(shí)間來測算出氣體的流量和／或待測氣體中各氣體組成的含量；第一超聲波換能器21和第二超聲波換能器22之間的管道等效橫截面積不大于以第一聲波波長為直徑的圓面積的四分之一；并且，當(dāng)小管徑段橫截面積不大于超聲波換能器的發(fā)射端面積的四分之一時(shí)，空心管兩端的大管徑段分別通過一個(gè)喇叭形體平滑過渡到空心管中間的小管徑段，即：左大管徑段121通過一個(gè)左喇叭形體131平滑過渡到空心管的小管徑段111的左端，右大管徑段122通過一個(gè)右喇叭形體132平滑過渡到空心管的小管徑段111的右端。并且，二個(gè)通氣口分別設(shè)置在空心管上的二個(gè)喇叭形體上，本實(shí)施例中，第一通氣口141設(shè)置在左喇叭形體131上，第二通氣口142設(shè)置在右喇叭形體132上。上述的第一聲波和第二聲波的驅(qū)動(dòng)脈沖如圖12中的A波形所示，上述駐波信號的包絡(luò)波形參見圖12中的B波形所示。本實(shí)施例中，左大管徑段121和右大管徑段122、以及小管徑段111均為圓柱體形狀，所述的喇叭形體為圓臺體形狀，即：左喇叭形體131和右喇叭形體132均為圓臺體形狀。

上述管道等效橫截面積是指：假設(shè)有兩個(gè)超聲波氣體傳感器，它們所采用的空心管的管道結(jié)構(gòu)不同，但一個(gè)超聲波氣體傳感器中的二個(gè)超聲波換能器之間的間距與另一個(gè)超聲波氣體傳感器中的二個(gè)超聲波換能器之間的間距相等，并且第一個(gè)超聲波氣體傳感器中空心管的管道橫截面積是變化的，第二個(gè)超聲波氣體傳感器中空心管的管道橫截面積不變——比如采用圓柱形管道，當(dāng)同樣流量和流速的氣體流經(jīng)這兩個(gè)超聲波氣體傳感器中的管道時(shí)，若兩個(gè)超聲波氣體傳感器的正、反兩個(gè)方向的傳播時(shí)間差相同，則第二個(gè)超聲波氣體傳感器的管道橫截面積被稱為第一個(gè)超聲波氣體傳感器的管道等效橫截面積。

在實(shí)際工作中，當(dāng)氣室內(nèi)的待測氣體不流動(dòng)時(shí)，微處理器能利用第一傳播時(shí)間或第二傳播時(shí)間來測算出待測氣體的平均分子量，若待測氣體是二元混合氣體，還可進(jìn)一步測算出待測氣體中各氣體的含量（即各氣體的濃度）。當(dāng)氣室內(nèi)的待測氣體以一定的速度向某一方向流動(dòng)時(shí)，微處理器則能利用所測量到的第一傳播時(shí)間和第二傳播時(shí)間測算出二者之間的時(shí)間差值，并進(jìn)一步測算出待測氣體流量的大小、流量方向，若待測氣體是二元混合氣體，同樣還可進(jìn)一步測算出待測氣體中各氣體的含量（即各氣體的濃度）。

本實(shí)施例中，接收處理電路16對接收到的信號進(jìn)行限幅放大，并用一屏蔽信號與經(jīng)過限幅放大后的接收信號進(jìn)行“或”或“與”運(yùn)算，以屏蔽掉接收信號包絡(luò)中的小振幅部分，從而檢測出接收信號包絡(luò)中大振幅部分的脈沖的到達(dá)時(shí)間。優(yōu)選地，所述的接收信號包絡(luò)中的小振幅部分為至少小于接收信號包絡(luò)最大峰值60%的部分。上述的限幅放大后的接收信號參見圖12中的C波形所示，上述的屏蔽信號參見圖12中的D波形所示，微處理器17接收到的屏蔽后的接收信號參見圖12中的E波形所示。

本實(shí)施例中，屏蔽信號采用高電平脈沖信號，屏蔽信號與激勵(lì)超聲波換能器的超聲波信號同步發(fā)出，圖12中的虛線表示發(fā)射驅(qū)動(dòng)的開始時(shí)刻；屏蔽信號與限幅放大后的接收信號進(jìn)行“或”運(yùn)算，并且屏蔽信號屏蔽掉接收信號包絡(luò)前段中的小振幅部分。該小振幅部分為至少小于接收信號包絡(luò)最大峰值60%的部分，實(shí)際操作中可將小于接收信號包絡(luò)最大峰值80%的包絡(luò)前段部分都進(jìn)行屏蔽。通過對限幅放大后的接收信號的包絡(luò)前段振幅較小的部分進(jìn)行屏蔽，使微處理器17只在接近包絡(luò)中段最大振幅處才開始檢測，從而大大降低噪聲等干擾信號對檢測結(jié)果的影響，大大提高信噪比，確保傳感器的檢測精度和抗干擾性。

由于設(shè)置了屏蔽信號來屏蔽掉接收信號包絡(luò)中的小振幅部分，因此，微處理器17所檢測到的接收信號包絡(luò)中大振幅部分的脈沖的到達(dá)時(shí)間與超聲波信號的實(shí)際傳播時(shí)間之間會存在一個(gè)固定延時(shí)，即：微處理器17所檢測到的傳播時(shí)間是一個(gè)帶有固定延時(shí)的傳播時(shí)間。由于超聲波氣體傳感器標(biāo)定時(shí)，兩個(gè)超聲波換能器之間的距離、氣體溫度、以及氣體分子量都是確定的，實(shí)際傳播時(shí)間也因此可以計(jì)算確定。在標(biāo)定時(shí)指定屏蔽信號后出現(xiàn)的脈沖群中的某個(gè)脈沖作為將要檢測的脈沖，則此脈沖的到達(dá)時(shí)間與實(shí)際傳播時(shí)間的固定延時(shí)就被確定下來。實(shí)際檢測時(shí)，用此脈沖的到達(dá)時(shí)間減去上述固定延時(shí)，就得到了超聲波信號的實(shí)際傳播時(shí)間。

本實(shí)施例中，為提高超聲波信號的發(fā)射強(qiáng)度，通過采用使超聲波換能器兩電極的電平同時(shí)交替切換的方法來激勵(lì)超聲波換能器發(fā)出超聲波信號。在實(shí)際工作中，也可以通過提高超聲波換能器驅(qū)動(dòng)信號的電壓值，使發(fā)射功率更大；還可以采用上述二種方法的組合等形式來提高超聲波的發(fā)射強(qiáng)度。

本實(shí)施例中，考慮到溫度對超聲波的傳播速度會產(chǎn)生影響，因此為了提高測量精度，還設(shè)置有用以檢測待測氣體溫度的溫度傳感器14，溫度傳感器14可以設(shè)置在空心管11內(nèi)腔壁上的凹槽中或者設(shè)置在任一個(gè)通氣口中，溫度傳感器14連到微處理器17，微處理器17能根據(jù)溫度傳感器14的溫度數(shù)據(jù)來修正測算結(jié)果。

采用上述技術(shù)方案的超聲波氣體傳感器的量程范圍能夠達(dá)到200毫升/分鐘，流量精度能夠達(dá)到±20毫升/分鐘甚至更高。

除上述各種實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其它實(shí)施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均應(yīng)屬于本發(fā)明所要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。

本發(fā)明的有益效果是：與目前已經(jīng)面世的采用微差壓傳感器檢測人體呼吸的隨吸供氧式節(jié)氧裝置相比，本發(fā)明在節(jié)氧裝置中使用價(jià)格低廉且檢測技術(shù)簡單方便的超聲波氣體傳感器作為呼吸檢測的元件，從而以較低的成本實(shí)現(xiàn)了呼吸檢測，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)隨吸供氧，這能大大降低隨吸供氧式節(jié)氧裝置的制造成本。并且，還能采用既能檢測氣體流量又能檢測氧濃度的超聲波氣體傳感器，可以進(jìn)一步省掉氧濃度傳感器的費(fèi)用，進(jìn)一步降低了節(jié)氧裝置成本。本發(fā)明使隨吸供氧式節(jié)氧裝置成為一種能讓普通百姓消費(fèi)得起的醫(yī)療保健產(chǎn)品，從而得到更加廣泛的推廣應(yīng)用。