[发明专利]用于呼吸设备中的超声波测量的气量计

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于呼吸设备中的超声波测量的气量计。

背景技术

用于测量气体的流量或组分的超声波气量计在所属领域是众所周知的，且通常用在诸如呼吸器或麻醉机之类的呼吸设备中。这种气量计通常通过确定经由流经呼吸设备的气体导管的气体所传送的声音（超声波）脉冲的飞行时间而运转。如果气体组分是已知的，则该飞行时间可随后用于确定气体的流量，或者反之亦然。

为了精确地确定声音脉冲的飞行时间，在声换能器的周边环境中和在传送声音脉冲的气体导管的在下文中称之为测量室的一部分中避免凝结水或其它液体的存在是重要的。

如果凝结水积聚在测量室中可出现的一个问题在于，它会反射声音脉冲，使得改变了脉冲的行进距离并由此改变了脉冲的飞行时间。该问题主要出现在单个换能器装置中，在该单个换能器装置中，安装在气体导管的一侧上的单个超声波换能器既用于将声音脉冲传送穿过气体，又用于接收被气体导管的相对侧上的内壁或设置在气体导管的相对侧上的反射器元件反射后的声音脉冲。在这种单个换能器装置中，内壁或反射器元件上的凝结水会使确定气体流量和组分的精确度严重恶化。

如果凝结水聚集在超声波换能器自身周围，则会出现另一问题。通常，超声波换能器安装在从气体导管伸出的换能器壳体中。如果凝结水渗透通常存在于换能器与换能器壳体之间的气隙，则声音脉冲可传播穿过换能器壳体的材料并向前经过气体导管，这导致出现多种不希望出现的现象。该问题主要出现在双换能器装置中，在该双换能器装置中，两个超声波换能器设置在气体导管的相对侧上，一个超声波换能器充当发射器，并且另一个超声波换能器充当接收器。如果凝结水渗透两个换能器壳体中的气隙，则声音脉冲可在换能器之间经由换能器壳体和气体导管而不是经过气体传播。这种超声波换能器的“短路”当然会导致不正确的飞行时间测量。

已经建议了若干个解决方案以避免凝结水在超声波气量计中的积聚。

欧洲专利申请EP 0078381A2公开了一种用于高湿度环境的超声波气流换能器装置。换能器安装在换能器壳体中，该换能器壳体由加热装置加热以将壳体内的气体维持于高于周围环境的温度以防止在壳体中形成湿气。该装置进一步包括吸水材料以防止凝结水进入换能器并影响气体测量。

国际专利申请WO 96/13701公开了一种超声波气量计，该超声波气量计设计为防止换能器壳体中的液体积聚。这通过排水导管实现以允许积聚的液体通过重力排出，该排水导管通常在由换能器壳体限定的换能器腔室与气体流经的钻孔之间水平延伸，或者从腔室垂直延伸至换能器壳体的外部。

日本专利申请JP 11051723A公开了一种超声波气量计，其中，气体导管的纵向方向、或气体传送通道相对于水平方向是倾斜的，以保持气体导管的内壁是干净的。这样一来，杂质被沿着气体导管的内壁流动的凝结水冲掉。

发明内容

本发明的目的是提高有关呼吸设备中的气体的超声波测量的可靠性。

此目的通过一种用于呼吸设备中的超声波测量的气量计来实现，该气量计包括具有内壁的气体导管，该气体导管在气体导管的第一端中限定入口并在气体导管的第二端中限定出口；和超声波换能器装置，该超声波换能器装置构造成测量声音在流经所述气体导管的形成测量室的一部分的气体中的速度。该气量计设计成使得内壁的至少下表面是相对于水平面沿着气体导管的纵向方向于测量室的两侧处向下倾斜的，使得凝结水将通过重力从测量室离开。

由于气体导管的内壁的至少下表面是倾斜的，以从测量室朝向入口并从测量室朝向出口形成向下的斜面，从而将迫使源于潮湿气体的凝结水或液体朝向气体导管的入口和出口离开测量室和超声波换能器装置。由此，本发明呈现出了一种具有自排水设计的气量计。

通过上文，应该了解到的是，气量计的测量室是气体导管的在其中执行超声波测量的一部分，即气体导管的被由超声波换能器装置发射和接收的超声波脉冲所越过的容积。概括地说，本发明提供一种气量计，在该气量计中，气体导管沿着它的纵向方向是弯曲的，并且在该气量计中，测量腔室设置于气体导管的最高点处，使得凝结水和其它液体将通过重力离开测量室。

此外，气体导管的内壁的上表面也可以是相对于水平面沿着气体导管的纵向方向于测量室的两侧处向下倾斜的，使得形成在气体导管的“天花板”上的凝结水也将通过重力离开测量室和超声波换能器装置。