[发明专利]基于往复连杆机构的呼吸过程中胸膈膜运动模式模拟装置

说明书

本发明公开了一种基于往复连杆机构的呼吸过程中胸膈膜运动模式模拟装置。本发明由模拟部件和往复连杆机构组成。本发明通过往复连杆机构灵活调整胸膈膜的运动频率、幅度和移位情况，能够模拟呼吸过程中胸膈膜运动，以及模拟胸膈膜左右两侧位置不一致对肺部的影响，对模拟肺的设计起到积极的促进作用，可应用于呼吸机方面的研究。

技术领域

本发明属于人体器官生理活动模拟设备技术领域，具体涉及一种基于往复连杆机构的呼吸过程中胸膈膜运动模式模拟装置。

背景技术

肺是人体的呼吸器官，位于胸腔，左右各一，覆盖于心之上。肺有分叶，左肺分为二叶，右肺分为三叶，共五叶。胸膈膜位于心脏和肺脏的下面，肝脏、脾脏和胃的上面，其将胸腔和腹腔分隔开。胸膈膜的上下运动分别对应肺部的呼气和吸气，当胸膈膜向上运动时，胸廓收缩，肺部也同时回缩，肺内气压因容积减小而增大，肺内部分气体通过呼吸道排出体外，完成呼气；当胸膈膜向下运动时，胸廓扩大，肺扩张，肺内气压因容积增大而减小，外部气体通过呼吸道进入肺内，完成吸气。由上述可知，胸膈膜在呼吸过程中起到了至关重要的作用，因此设计一种模拟胸膈膜运动模式的装置可以为呼吸方面的研究提供便利，提高呼吸设备的研发效率。

模拟胸膈膜运动的装置主要可以分为被动式和主动式。常见的被动模拟肺无法精细化模拟胸膈膜的运动模式，另外，由于被动模拟肺没有动力源，也无法模拟肺部的自主呼吸运动。主动模拟肺有动力源，可以模拟自主呼吸，但目前市场上的主动模拟肺大多存在操作复杂、价格昂贵等缺点。

针对传统主动模拟肺的缺点，本发明提出一种基于往复连杆机构的呼吸过程中胸膈膜运动模式模拟装置，与被动模拟肺相比，本发明增加了模拟胸膈膜运动模式的动力源，使得模拟肺具有主动呼吸功能。与主动模拟肺相比，本发明结构简单，操作方便，成本较低。

此外，现有技术中胸膈膜常常被作为一个整体看待，这样的做法只能模拟正常情况下胸膈膜的运动，但是当胸膈膜或其邻近内脏发生病变时，胸膈膜发生移位，左右两侧位置不再一致，现有技术无法模拟出左肺和右肺在不同外部状况下的现象。本发明可以有效解决这一问题，更加灵活地展示胸膈膜的运动。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于往复连杆机构的呼吸过程中胸膈膜运动模式模拟装置，通过往复连杆机构灵活调整胸膈膜的运动频率、幅度和移位情况，能够模拟呼吸过程中胸膈膜运动，以及模拟胸膈膜左右两侧位置不一致对肺部的影响，对模拟肺的设计起到积极的促进作用，可应用于呼吸机方面的研究。

本发明设计了一种基于往复连杆机构的呼吸过程中胸膈膜运动模式模拟装置，该装置的技术方案如下。

本发明装置的组成部件。本发明装置由模拟部件和往复连杆机构组成，其中模拟部件包含透明圆筒、橡胶气囊、气管、Y形接口、活塞。橡胶气囊位于透明圆筒的内部，借助气管与透明圆筒外的Y形接口连通，透明圆筒的一端装有活塞，橡胶气囊的外侧与透明圆筒内壁、活塞之间形成密闭的空间，活塞可沿透明圆筒内壁往复直线运动，活塞连接用于驱动其运动的往复连杆机构，往复连杆机构提供调整其运动频率、幅度和移位情况的方式。

本发明装置模拟部件承担的作用。采用本发明的模拟装置时，透明圆筒模拟胸壁，橡胶气囊模拟肺部，活塞模拟胸膈膜，橡胶气囊的外侧与透明圆筒内壁、活塞之间形成的密闭空间模拟胸膜腔。

本发明装置往复连杆机构的作用及工作方式。模拟胸膈膜的活塞的运动是由往复连杆机构引起的。往复连杆机构中的转盘由电机驱动，电机通电时，转盘随电机轴转动，主连杆的一端铰接在转盘的盘面上，另一端铰接副连杆，轴承导轨引导副连杆做往复直线运动，借助U形管将活塞杆与副连杆连接，活塞杆跟随副连杆做往复直线运动。