[发明专利]一种气体过滤装置

说明书

技术领域

本发明涉及呼吸检测设备技术领域，具体涉及一种用于对人体呼吸末采样气体的过滤装置。

背景技术

医学领域有对人体呼吸末气体进行测量分析的应用需求，如ETCO2（呼气末二氧化碳监测）模块和麻醉模块。较为通常的应用方式为旁流式，即通过鼻管或面罩等采样人体的呼吸末气体，通过微管输运至机器中的测试模块进行测量分析。旁流式的采样气体随人体呼吸交替为人体呼吸出的气体和吸入的空气：人体呼出气体为37℃饱和湿度气体，含较多水汽，在微管输运中存在冷凝的可能；而人体呼出气体则会含有一定量的灰尘。以上杂质若积聚到测试模块气路中会严重影响模块内传感器的测试精度，并会对气泵造成损伤，所以对于旁流式气体检测装置，在其进入测试模块前必须进行干燥过滤。

为了解决上述问题，需要采用气体过滤装置对气体进行干燥过滤；原始的气体过滤装置为基于冷凝技术的脱气体过滤装置结构，即在微管内设计一个较大的空腔作为气液分离腔，采样气体在该处的流速压力剧减会出现水汽冷凝，并在重力作用下形成湿度梯度，空腔上部为干燥气体，而下部为含较多冷凝液滴。此时，腔体上部的干燥气体被抽取到模块进行测试，同时需要第二路抽气抽去腔体下部积聚的水汽以维持气液分离腔可持续性运行。第二路抽气将进入脱气体过滤装置储水腔，冷凝水将在这里积聚存储；该种结构的脱气体过滤装置除水不够彻底，同时对气流的等径性破坏较大，影响波形质量，而且难以对采样气体中的灰尘进行有效过滤。

为了解决上述问题，现有气体过滤装置普遍采用基于PTFE疏水膜的过滤除水技术，其具有较好的滤除水汽的效果，同时可兼顾滤尘，当前基于PTFE疏水膜技术的脱气体过滤装置，气液分离腔间隔PTFE疏水膜，为降低气路死区，气液分离腔通常空间狭小，需要借助传统的双路抽气技术来辅助排水，为保护第二路抽气气路后端，第二路抽气也采用了PTFE过滤保护。这种脱气体过滤装置的核心为气液分离腔的设计。

采用PTFE疏水膜气体过滤装置的气液分离腔，从结构上可分为管道型气液分离腔设计和碟形气液分离腔设计。

其中，管道型气液分离腔的主要特征为气液分离腔呈狭长管道状，PTFE疏水膜纵切间隔在管道中将其分为前腔和后腔，进气道位于管道前腔始端，抽气道位于管道后腔末端，排水道即第二抽气道位于前腔末端，这样可以实现在有限体积内实现较大的PTFE使用面积，同时有较好的气流等径性，这大大减低了脱气体过滤装置对于气体测试波形的影响。常见管道型气液分离腔可以采用：环状管道结构，蜗旋状管道；采用管道型气液分离腔结构制造工艺较为简单，但存在气流等经性较差，波形质量不佳的问题。

而采用碟形气液分离腔设计，其主要特征为气液分离腔呈碟形，PTFE疏水膜纵切间隔在管道中将其分为前腔和后腔，前腔连接进气道和排水道即第二抽气道，后腔联通抽气道，腔道的位置没有严格的约束。

采用以上结构气液分离腔的脱气体过滤装置均采用双路抽气设计，两路抽气的气流量还需要保持一定比例，这就要求ETCO2模块也要支持双路抽气而且要和气体过滤装置的气阻特性严格匹配，这对模块的精密程度提出了很高的要求；这一方面增加了模块的制造成本，同时局限了模块对于气体过滤装置的兼容性，与以上气体过滤装置相对应的后端测试模块均只能应用于该气体过滤装置；此外模块和气体过滤装置也需要两个可拆卸气路连接，对整个系统的气密性和可靠性提出了很高要求。这对于旁流气体采样系统的集成化和小型化造成制约。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种较好的兼容性及良好的气流性能、可单路抽气且可靠性高的气体过滤装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：本发明提供一种气体过滤装置，包括：过滤腔及与其连通的储水腔，所述过滤腔垂直于水平面布置，且与该储水腔相通，所述过滤腔包括：彼此连通的进气道、气液分离腔、出气道及排水道，所述进气道设置在气液分离腔的始端，所述出气道及排水道设置在气液分离腔的末端，所述排水道与所述的储水腔相连通；其中，所述的气液分离腔中设置有疏水膜，该气液分离腔的腔体气路由始端至末端呈水平或下降趋势布置。

作为一种改进，所述气液分离腔垂直布置，其腔体呈管道状，该气液分离腔包括：由疏水膜分割第一腔体和第二腔体，所述第一腔体的始端与所述进气道相连接，其末端与所述排水道连接，所述第二腔体的末端与所述出气道相连接；所述气液分离腔的始端和末端均设有整流段。