自作用气缸和振动肺活量计制造技术

一种自作用气缸，所述气缸包括气缸壳体和活塞，所述气缸壳体包括电磁力发生装置，以产生电磁力，所述活塞位于气缸壳体内，其中，电磁力直接作用在活塞上，以使活塞在气缸壳体内移动。自作用气缸可以用作振动肺活量计，以确定气流、输入阻抗或强制振动的肺力学。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在几种设备中使用的自作用气缸，所述设备包括 用于肺活量测定和强制振动肺力学的整体装置。技术背景在伺服控制活塞/气缸泵中具有普遍意义。例如，SCIREQ的最佳 典型产品flexiVentTM实质上是一种计算机控制的活塞泵，这种活塞泵 定制供用于临床前研究用作肺力学的机械通风器和测量装置。伺服控制活塞泵通常包括O执行机构，ii)活塞/气缸组件，iii) 位置/位移测量装置，和iv)将其它部件连接一起以便将力从一个部件 传送到另一个部件的齿轮、杆件或其它装置。尽管在某些情况下，执 行机构和位置测量多少形成整体，例如当使用步进电机时，但没有不 受专利权限制的已知解决方案，所迷解决方案将执行机构和气缸组合 成整体装置，这样使得一点也不需要连接杆件或齿轮。上述配置有许多缺点。首先，它们的尺寸不能轻易地减小，因为 必须为连接杆提供空间。例如，以DC线性执行机构为基础的配置可 能轻易地要求总长度大于其实际行程长度的4倍。此外，连接齿轮和 杆件可能由于重量、刚度不足、对准不良、接头间隙、摩擦作用和动 态性能而造成问题和/或降低性能。最后，各部件的多样性都加到整个 系统成本上。因此，目前仍有必要研制独立的线性执行机构/气缸，所述独立的 线性执行机构/气缸将线性执行机构、移动气体或液体的气缸和测量位 置的装置形成一个整体装置，所述整体装置i)不需要任何连接杆或齿 轮；和ii)装配到具有可比行程容积的常规执行机构/气缸组件的较小 外壳中。此外，对于肺活量测定和肺的强制振动力学需要有改进的整体装置。在肺的医疗中，患者的呼吸形式往往是通过记录在患者的口部和/ 或鼻处的气流并得到许多参数，比如呼吸气量和呼吸频率来进行定量 评估。经常，也要求患者实施特殊的动作，比如在用力呼气之后深吸气，以便测量一秒钟内的强制呼气量(FEW)和强制肺活量(FVC)。 这种方法通常称为肺活量测定法。近年来，已经出现称为强制振动技术(FOT)作为肺活量测定法 的可能替代方法。简单地说，FOT通常是在亚声速频率到大约50Hz 的频带下，通过将小幅度的波形施加到治疗对象的气道开口上来测量 呼吸系统的输入阻抗。记录所得到的流量和压力波动，并用来计算输 入阻抗的实际和假想部分。在人体上得到FOT测量结果的装置通常是 根据大功率扬声器，所述扬声器通过长的管道连接到治疗对象的气道 开口上。具有校准的阻力和/或偏流的侧口确保患者不再吸入他们自己 呼出的空气。利用呼吸速度描记器来评估或测量所得到的气流。FOT具有一些优点是较少地要求患者配合；提供详细的信息； 以及测量的参数直接与肺的物理学有关。然而，目前的FOT装置受到 限制，因为这种装置尺寸大、低频性能差并且患者与装置之间的连接 不良。因此，目前仍需要振动肺活量计(OS)，所述振动肺活量计i) 可以起到肺活量计作用并得到FOT测量结果；ii)为紧凑型且重量足 够轻，可携带并能手持操作；iii)将FOT波形发生器紧密接近气道开 口放置，以使患者与装置之间能良好连接；iv)提供直到超低频的良 好性能；和v)有可能形成整体机械通风器回路。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种能满足至少一个上述要求的自作用气缸。按照本专利技术，所述目的用这种自作用气缸达到，所述自作用气缸 将线性电磁执行机构、气缸和位置检测装置集成成一小型且独立的装 置，其中，电磁执行机构的力直接作用到活塞头上。更具体地说，本专利技术提供一种自作用气缸，所述自作用气缸包括-气缸壳体，所述气缸壳体包括电磁力发生装置以产生电磁力；和 -活塞，所述活塞位于气缸壳体内，其中，电磁力直接作用在所述活塞上，以使所述活塞在所述气缸 壳体内移动。优选的是，自作用气缸还包括位置检测装置，所述位置检测装置 用于测量活塞相对于气缸壳体的位置。按照本专利技术优选的情况，还提供一种振动肺活量计，所述振动肺 活量计使用如上限定的自作用气缸。在自作用气缸的这个优选实施例 中，气缸还包括-前气室和后气室，所述前气室和后气室位于气缸壳体内在活塞的 相对侧上；-流动通道，所述流动通道容许在前气室和后气室之间的空气流动; (:-前盖板，所述前盖板遮盖前气室，并包括前口，以使前气室与呼吸系统之间能交换空气；-后盖板，所述后盖板遮盖后气室，并包括接口，能使后气室与外部环境之间能交换空气；和-压力变送器，所述压力变送器用于测量穿过流动通道的压降， 其中，压力测量用于当活塞保持在向前位置时来确定来自所述口的气流，而压力和位置测量用于当活塞按照预定的波形振动时来确定 连接到前口上的呼吸系统的输入阻抗。现在将参照附图给出本专利技术的优选实施例的非限制性说明。附图说明图1是本专利技术自作用.气缸的侧视横剖面图； 图2是图l所示自作用气缸在活塞处于完全向前位置时的侧视横 剖面图；图3是图l所示自作用气缸在活塞处于完全向后位置时的侧视横 剖面图；图4是本专利技术优选实施例的振动肺活量计的侧视横剖面图；图5是图4所示振动肺活量计的后视图。具体实施方式参见图1-3，本专利技术提供一种自作用气缸IO,所述气缸10包括气 缸壳体12和活塞14，所述气缸壳体12包括电磁力发生装置以产生电 磁力，而所述活塞14位于气缸壳体12内，其中，电磁力直接作用在 活塞14上，以使活塞14在所述气缸壳体12内移动。自作用气缸(SAC)的基本概念是由电磁执行机构产生的力直接 作用在活塞上。换句话说， 一个部件或组件起到执行机构的移动部件 和活塞两种作用，而第二个部件或组件起到执行机构的固定部件和气 缸两种作用。优选的是，力的传送是基于动磁式线性电磁执行机构的 原理。在本专利技术替代的实施例中，可以釆用动圏式设计。按照本专利技术的优选实施例，SAC的基本布置以图l所示的横剖视 图示出。固定组件包括气缸壳体12，所述气缸壳体12优选是外部 铁磁性壳体；电机线圏16，所述电机线圏16有两段铜绕组，这两段 铜绕组缠绕或相反在反方向上通电(例如，两段绕组在同一方向缠绕 但有反向电流)；非铁绕线管18，所述绕线管18机械地支承电机线圏， 并可具有用于密封和/或减小摩擦的内涂层；前盖板20,所述前盖板 20配有专门用途所需的孔或口；后盖板22，所述后盖板22含有专门 用途所需的孔或口；偏心激光二极管24,所述偏心激光二极管24将清晰的激光束投射到执行机构的移动部件上；和光学位置检测装置26，所述检测装置26读出激光从移动部件的反射。执行机构的移动部 件包括环形永久磁铁28，所述环形永久磁铁28在其轴向上被极化； 两个铁磁性极板圆盘30,所述两个极板圆盘30分别连接到磁铁的任 何一端上，磁铁的形状和尺寸可以是这样，即它们可以使磁场产生90° 变向而成为径向，且没有锐角转角或磁场窒息；薄套筒32，所述薄套 筒32装在磁铁周围，并通过极板保持在轴向上，所述薄套筒32用一 材料制成，或者在其外表面上施加涂层，用于密封和/或减少摩擦；活 塞14，所述活塞14包持表面和支承结构，以防止空气从移动部件的 一侧交换到另一侧；以及反射镜或其它反射面34，所述反射镜或反射面34连接到活塞表面的后表面上，或与所述后表面形成整体，所述反 射镜或反射面34适合于将激光二极管24发射的光根据固定部件内移 动部件的位置反射到光学位置检测装置26的不同段上。固定部件和移 动部件都包括螺钉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自作用气缸，包括：－气缸壳体，所述气缸壳体包括产生电磁力的电磁力发生装置；和－活塞，所述活塞位于气缸壳体内，其中，电磁力直接作用在所述活塞上，以使所述活塞在所述气缸壳体内移动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】CA 2005-6-29 2,511,0701.一种自作用气缸，包括-气缸壳体，所述气缸壳体包括产生电磁力的电磁力发生装置；和-活塞，所述活塞位于气缸壳体内，其中，电磁力直接作用在所述活塞上，以使所述活塞在所述气缸壳体内移动。2. 按照权利要求l所述的自作用气缸，还包括位置检测装置，所 述位置检测装置用于测量活塞相对于气缸壳体的位置。3. 按照权利要求2所述的自作用气缸，还包括 -前气室和后气室，所述前气室和后气室位于气缸壳体内在活塞的相对侧上；-流动通道，所述流动通道容许在前气室与后气室之间的空气流动；-前盖板，所述前盖板遮盖前气室，并包括前口，所述前口使空气 能在前气室与呼吸系统之间交换；-后盖板，所述后盖板遮盖后气室，并包括接口，所述接口使空气 能在后气室与外部环境之间交换；和-压力变送器，所述压力变送器用来测量穿过流动通道的压降，其中，压力测量用于当活塞保持在向前位置时来确定来自临床用 口的气流，而压力和位置测量用于当活塞按照预定...

【专利技术属性】
技术研发人员：T许斯勒，IB乌罗维奇，
申请(专利权)人：SCIREQ科学呼吸设备公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]