一種累計式流量計及工作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種累計式流量計及工作方法，由垂直相通的兩個圓柱形容器組成，顯示瞬時氣流流量的水平圓柱形容器一端有向上開口的出氣口，另一端有向下開口的進(jìn)氣口，水平圓柱形容器內(nèi)部有帶彈簧的活塞，在活塞上有三個小通孔，其為中心對稱分布；顯示測量中當(dāng)前時刻累計氣體流量的垂直圓柱形容器頂部為出氣口，下部開口與水平圓柱形容器內(nèi)腔相通，在垂直圓柱形容器中有一輕質(zhì)小球。建立活塞兩端壓力差與氣體瞬時流量之間的關(guān)系，通過壓力差所產(chǎn)生的彈簧形變量的大小來顯示其瞬時流量的大小。同時，一定比例的氣體經(jīng)過相通內(nèi)腔推動小球勻速上升，通過上升位移對應(yīng)的刻度，得出進(jìn)入流量計氣體的累計流量。該設(shè)計使裝置得以簡化，且提高了其靈活性和可靠性。
【專利說明】一種累計式流量計及工作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種累計式流量計。

【背景技術(shù)】
[0002] 肺功能檢查是臨床上胸、肺疾病以及呼吸生理的重要檢查內(nèi)容，廣泛應(yīng)用于呼吸 內(nèi)科、兒科、外科、流行病學(xué)以及航海航空醫(yī)學(xué)等。傳統(tǒng)的肺功能測試儀器大多采用差壓式 流量計，差壓流量計的工作原理是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件與流體相互作用產(chǎn)生的差 壓，已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來計算流量，差壓流量計由一次裝置（檢 測件）和二次裝置(差壓轉(zhuǎn)換器和流量顯示儀表）組成。但傳統(tǒng)裝置在于只能測出呼吸流量 的瞬時值，不能測出流量的累計值(即肺容量參數(shù))。實際的應(yīng)用中，往往不僅要測量出呼吸 流量的瞬時值，也要測出患者一次呼氣或者吸氣的空氣量，作為檢查肺容量及肺順應(yīng)性功 能的一個重要參數(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明是針對現(xiàn)有呼吸流量計結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且只能測出瞬時流量，而不能測出累計 氣體流量的問題，提出了一種累計式流量計及工作方法，既能測量瞬時流量，又能得到氣體 的累計流量，并簡化了裝置的結(jié)構(gòu)。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種累計式流量計，由垂直相通的兩個圓柱形容器組成， 顯示瞬時氣流流量的水平圓柱形容器一端有向上開口的出氣口，另一端有向下開口的進(jìn)氣 口，水平圓柱形容器內(nèi)部有一段彈簧，彈簧一端固定在出氣口這端的管內(nèi)中心頂點，另一端 固定在圓盤形活塞中心，活塞直徑與水平圓柱形容器內(nèi)徑匹配，在活塞上有三個小通孔，其 為中心對稱分布，水平圓柱形容器上面有刻度；顯示測量中當(dāng)前時刻累計氣體流量的垂直 圓柱形容器頂部為出氣口，垂直圓柱形容器下部開口與水平圓柱形容器內(nèi)腔相通，在垂直 圓柱形容器中有一輕質(zhì)小球，其直徑小于垂直圓柱形容器的內(nèi)直徑，垂直圓柱形容器下部 開口小于輕質(zhì)小球，垂直圓柱形容器上面有刻度。
[0005] 所述累計式流量計的工作方法，具體包括如下步驟： 1) 吹氣開始前，置流量計于水平臺面上，由于重力以及彈簧的作用，小球停止在垂直圓 柱形容器的最下端，活塞位于水平圓柱形容器初始位置，即彈簧未受外力時的原始長度的 位置； 2) 開始吹氣，隨著進(jìn)氣口氣體流量I由零開始增大,活塞受壓逐漸向左移動,小球所 受向上浮力盡不足以克服小球重力，小球仍靜止不動； 3) 當(dāng)氣流速度逐漸增加到一定值時,小球所受浮力Λ略大于其自身重力，小球以一定 加速度突然開始向上運動，同時活塞所受推力Λ瞬時略有減小，彈簧向右回彈一段微小位 移后，其位置保持不變，活塞保持位置不變時，此時由活塞從最初位置向左位移的大小，可 得出進(jìn)氣口氣流的瞬時值，活塞向左位移大小與瞬時流量之間的關(guān)系為： \* MERGEFORMAT - ~ ? 、

【權(quán)利要求】
1. 一種累計式流量計，其特征在于，由垂直相通的兩個圓柱形容器組成，顯示瞬時氣 流流量的水平圓柱形容器（2) -端有向上開口的出氣口（1)，另一端有向下開口的進(jìn)氣口 (5)，水平圓柱形容器（2)內(nèi)部有一段彈簧（3)，彈簧一端固定在出氣口（1)這端的管內(nèi)中心 頂點，另一端固定在圓盤形活塞（4)中心，活塞（4)直徑與水平圓柱形容器（2)內(nèi)徑匹配，在 活塞（4)上有三個小通孔，其為中心對稱分布，水平圓柱形容器（2)上面有刻度；顯示測量 中當(dāng)前時刻累計氣體流量的垂直圓柱形容器（7)頂部為出氣口（6)，垂直圓柱形容器（7)下 部開口與水平圓柱形容器（2)內(nèi)腔相通，在垂直圓柱形容器（7)中有一輕質(zhì)小球（8)，其直 徑小于垂直圓柱形容器（7)的內(nèi)直徑，垂直圓柱形容器（7)下部開口小于輕質(zhì)小球（8)，垂 直圓柱形容器（7)上面有刻度。
2. 權(quán)利要求1所述流量計的工作方法，其特征在于，具體包括如下步驟： 1) 吹氣開始前，置流量計于水平臺面上，由于重力以及彈簧的作用，小球停止在垂直圓 柱形容器（7)的最下端，活塞位于水平圓柱形容器（2)初始位置，即彈簧未受外力時的原始 長度的位置； 2) 開始吹氣，隨著進(jìn)氣口（5)氣體流量由零開始增大，活塞（4)受壓逐漸向左移動， 小球所受向上浮力&不足以克服小球重力，小球仍靜止不動； 3) 當(dāng)氣流速度逐漸增加到一定值時，小球所受浮力Z2略大于其自身重力，小球以一定 加速度突然開始向上運動，同時活塞（4)所受推力F1瞬時略有減小，彈簧向右回彈一段微 小位移后，其位置保持不變，活塞保持位置不變時，此時由活塞從最初位置向左位移的大 小，可得出進(jìn)氣口氣流的瞬時值，活塞向左位移大小與瞬時流量之間的關(guān)系為：
式中：孓為從進(jìn)氣口（5)進(jìn)入氣體的瞬時流量，m3/s ;彳為彈簧（3)的彈性系數(shù)，m/ N ； Ax為活塞（4)從最初位置向左位移的大小m ; P為進(jìn)氣口（5)進(jìn)入氣體的密度kg/m3 ; R1為水平圓柱形容器2的內(nèi)壁面半徑，R2為活塞上面圓形小孔半徑，R3為垂直的圓柱形容 器的半徑，R4為球的半徑；為校正系數(shù)； 此時保持進(jìn)氣口氣體流量不變，即以恒定的速度進(jìn)氣，小球保持繼續(xù)勻速上升，直至 小球上升到其最高處時為止，通過對小球上升的最大位移加以修正，其刻度即可與入口累 計流量一一對應(yīng)，根據(jù)垂直圓柱形容器（7)的刻度，即可得出從入口進(jìn)入裝置的氣體累計流 量GW小球上升位移與氣體的累計流量之間的關(guān)系為：

Qv = t >： Cjv \* MERGEFORMAT 式中：As MERGEFORMAT為小球上升位移m;Gv為從進(jìn)氣口（5)進(jìn)入氣體的累計流量 1113，免，為由活塞位移量計算所得的從進(jìn)氣口（5)進(jìn)入氣體的瞬時流量m3/s ;m是小球的質(zhì)量； 中間變量t為時間s ;k為小球低速運動時其阻力與速度的比例系數(shù)； 5) 若吹氣量過大，小球不會繼續(xù)上升達(dá)到出氣口（6)，表明使用者呼氣達(dá)到測試設(shè)計標(biāo) 準(zhǔn)的要求，垂直圓柱形容器（7)的刻度最大刻度為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)流量； 6) 最后，吹氣結(jié)束，小球和活塞回到初始位置。
【文檔編號】A61B5/087GK104337521SQ201410427729
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】胡卓煥, 茅今哲, 黃天科, 王露露, 王慧, 楊茉 申請人:上海理工大學(xué)