本发明专利技术提供一种模拟人体呼吸装置及模拟方法，涉及呼吸模拟技术领域，包括上呼吸道模型和供气组件，上呼吸道模型内形成气流通道，气流通道对应上呼吸道模型的鼻腔部、口腔部分别连接有供气组件，供气组件通过流量调节元件连通气流通道，以分别调节上呼吸道模型口腔部、鼻腔部的气流流量；上呼吸道模型内沿气流通道设有多个测压元件；针对目前对上呼吸道状态进行模拟时与患者真实呼吸状态不符的问题，建立上呼吸道模型并将口腔部、鼻腔部分别连通供气组件，通过调节鼻腔部、口腔部的供气流量模拟患者不同占比的口呼吸，贴合患者真实呼吸状况，配合监测元件获取上呼吸道流体力学特征变化，以获取满足分析需求的数据。以获取满足分析需求的数据。以获取满足分析需求的数据。
【技术实现步骤摘要】
一种模拟人体呼吸装置及模拟方法
[0001]本专利技术涉及呼吸模拟
，具体涉及一种模拟人体呼吸装置及模拟方法。
技术介绍
[0002]利用计算流体力学方法对上呼吸道相关疾病发展和治疗的物理机理进行研究，并取得了有效进展。但在其进行研究的过程中，对于通过粒子图像测速技术和或压力传感器等技术表征气溶胶颗粒在呼吸道中的区域沉积特征以及呼吸道流体动力学特征变化时，常常采用单一流量代替真实患者的周期性呼吸，将吸气和呼气的过程分离，或是仅采用鼻腔通道给予通气。
[0003]目前在对阻塞性睡眠呼吸暂停综合征进行分析时，对于仅使用鼻腔呼吸的患者，开放口腔对上气道流动性影响很小，因此多采用忽略口腔的方式进行计算流体力学模拟。但在人体周期性呼吸状态下，患者存在多种口鼻呼吸形式，在分析各类上呼吸道疾病的空气动力学特征时，口呼吸及其占比在呼吸系统疾病中的作用不可忽略，因此，现有忽略口腔的流体力学模拟与患者真实呼吸状况不符，无法模拟不同口鼻呼吸状态而导致可靠性不足，难以满足分析需求。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种模拟人体呼吸装置及模拟方法，建立上呼吸道模型并将口腔部、鼻腔部分别连通供气组件，通过调节鼻腔部、口腔部的供气流量模拟患者不同占比的口呼吸，贴合患者真实呼吸状况，配合监测元件获取流体力学特征变化，以获取满足分析需求的数据。
[0005]本专利技术的第一目的是提供一种模拟人体呼吸装置，采用以下方案：
[0006]包括上呼吸道模型和供气组件，上呼吸道模型内形成气流通道，气流通道对应上呼吸道模型的鼻腔部、口腔部分别连接有供气组件，供气组件通过流量调节元件连通气流通道，以分别调节上呼吸道模型口腔部、鼻腔部的气流流量；上呼吸道模型内沿气流通道设有多个测压元件。
[0007]进一步地，所述气流通道和/或供气组件安装有流量计，以分别获取上呼吸道模型口腔部、鼻腔部的气流流量。
[0008]进一步地，所述上呼吸道模型包括喉咽部、口咽部、鼻腔部和口腔部，喉咽部、口咽部和鼻腔部内的气流通道依次连通，口腔部的气流通道连通口咽部的气流通道。
[0009]进一步地，所述上呼吸道模型内预设有测点，测点位置设置有多个安装有测压元件的测压孔。
[0010]进一步地，测压元件绕测点位置对应气流通道的环向依次间隔布置。
[0011]进一步地，所述供气组件包括阀组、管路和气泵，气泵通过管路连通阀组，阀组通过管路接入上呼吸道模型，以通过气泵在气流通道内形成气流。
[0012]进一步地，所述阀组包括通过气管依次连接的第一阀、第二阀、第三阀和第四阀，
气泵一端通过气管接入第一阀和第二阀之间的气管，气泵另一端通过气管接入第三阀与第四阀之间的气管，第二阀与第三阀之间的气管还连接上呼吸道模型。
[0013]本专利技术的第二目的是提供一种人体呼吸模拟方法，利用如上所述的模拟人体呼吸装置，包括以下步骤：
[0014]上呼吸道模型鼻腔部、口腔部对应的供气组件工作，在气流通道内形成模拟呼吸气流；
[0015]分别测取鼻腔部、口腔部的气流流量，并获取气流通道内设定位置处的气流压力；
[0016]依据获取的气流流量、气流压力数据，得到上呼吸道模型的流体力学特征。
[0017]进一步地，调节鼻腔部、口腔部的气体流量，分配鼻腔和口腔呼吸流量的比例，以模拟不同程度的口呼吸。
[0018]进一步地，依据患者上呼吸道三维扫描数据建立上呼吸道模型，并依据上呼吸道解剖结构选择测压元件安装位置。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有的优点和积极效果是：
[0020](1)针对目前对上呼吸道状态进行模拟时与患者真实呼吸状态不符的问题，建立上呼吸道模型并将口腔部、鼻腔部分别连通供气组件，通过调节鼻腔部、口腔部的供气流量模拟患者不同占比的口呼吸，贴合患者真实呼吸状况，配合监测元件获取上呼吸道流体力学特征变化，以获取满足分析需求的数据。
[0021](2)通过调整口腔、鼻腔对应的气流比例，模拟不同患者的口鼻呼吸状态，弥补了鼻呼吸和口呼吸交叉融合在呼吸系统疾病影响中的空白，辅助研究周期性呼吸状态下各类上呼吸道疾病的空气动力学特征，从而分析口呼吸及其占比对上呼吸道内气流的影响，满足验证数值仿真模拟的可靠性。
[0022](3)通过建立上呼吸道模型结合口鼻呼吸流量的调整，能够模拟不同患者的呼吸条件，提高了试验工况对患者真实呼吸状况的反映程度，能够准确的模拟呼吸道流体动力学变化，增强计算机流体力学模拟的可靠性评估，辅助临床医生诊断和治疗相关疾病。
[0023](4)建立实际上呼吸道模型进行试验，在上呼吸道模型的测点位置布置测压元件，采集各个测点位置的压强，与流体力学模拟结果进行比对，验证计算机模拟的可靠性。
附图说明
[0024]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0025]图1为本专利技术实施例1或2中模拟人体呼吸装置的结构示意图。
[0026]图中，1、第一阀，2、第二阀，3、第三阀，4、第四阀，5、气泵，6、流量计，7、控制器，8、电源，9、上呼吸道模型，10、鼻腔部测点，11、鼻咽部测点，12、口咽部测点，13、喉咽部测点。
具体实施方式
[0027]实施例1
[0028]本专利技术的一个典型实施例中，如图1所示，给出一种模拟人体呼吸装置。
[0029]如图1所示的模拟人体呼吸装置，用于对人体周期性呼吸状态下上呼吸道的气流状态进行模拟，并对上呼吸道内部气流通道的多个位置进行压力监测，获取不同口呼吸、鼻
呼吸比例下上呼吸道内部的气流数据，以模拟患者不同状态下的呼吸数据。
[0030]由于临床患者呼吸疾病的复杂性，往往存在口鼻呼吸共用的情况，需要在模拟鼻呼吸的同时，模拟口呼吸。结合图1，模拟人体呼吸装置主要包括供气组件和上呼吸道模型9，对应口呼吸和鼻呼吸的状态，在本实施例中，为上呼吸道模型9的口腔部、鼻腔部分别配置供气组件，即上呼吸道模型9的鼻腔部连通有至少一个供气组件，口腔部连通有至少一个供气组件，通过不同的供气组件分别在口腔部、鼻腔部内形成气流，并能够分别进行调整，模拟不同的呼吸状态。
[0031]具体的，上呼吸道模型9内形成气流通道，气流通道对应上呼吸道模型9的鼻腔部、口腔部分别连接有供气组件，在一个供气组件给予鼻腔部气流的同时，还能够给予口腔部气流，模拟出口鼻呼吸共用的情况。
[0032]供气组件通过流量调节元件连通气流通道，以分别调节上呼吸道模型9口腔部、鼻腔部的气流流量；通过分配口腔部、鼻腔部气流流量的比例，模拟不同严重程度的口呼吸。
[0033]如图1所示，在分配口腔部、鼻腔部气流流量比例的同时，还可以关闭口腔部对应的供气组件，形成仅使用鼻腔呼吸的状况，也可以关闭鼻腔部对应的供气组件，形成仅使用口腔呼吸的状况，根据不同的需求，对其进本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种模拟人体呼吸装置，其特征在于，包括上呼吸道模型和供气组件，上呼吸道模型内形成气流通道，气流通道对应上呼吸道模型的鼻腔部、口腔部分别连接有供气组件，供气组件通过流量调节元件连通气流通道，以分别调节上呼吸道模型口腔部、鼻腔部的气流流量；上呼吸道模型内沿气流通道设有多个测压元件。2.如权利要求1所述的模拟人体呼吸装置，其特征在于，所述气流通道和/或供气组件安装有流量计，以分别获取上呼吸道模型口腔部、鼻腔部的气流流量。3.如权利要求1所述的模拟人体呼吸装置，其特征在于，所述上呼吸道模型包括喉咽部、口咽部、鼻腔部和口腔部，喉咽部、口咽部和鼻腔部内的气流通道依次连通，口腔部的气流通道连通口咽部的气流通道。4.如权利要求1所述的模拟人体呼吸装置，其特征在于，所述上呼吸道模型内预设有测点，测点位置设置有多个安装有测压元件的测压孔。5.如权利要求4所述的模拟人体呼吸装置，其特征在于，测压元件绕测点位置对应气流通道的环向依次间隔布置。6.如权利要求1所述的模拟人体呼吸装置，其特征在于，所述供气组件包括阀组、管路和气泵，气泵通过管路连通阀组，阀组...
【专利技术属性】
技术研发人员：王京盈，陈帅，刘正刚，雷丽，刘东旭，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。