专利摘要:
本实用新型适用于医疗传感器技术领域,提供了一种氧气传感器,包括具有反应腔的传感器主体、设置在反应腔内的电极组、以及设置在传感器主体上的控制模块,传感器主体上设有连通反应腔和外部空间的进气口,以及用于封堵进气口的过滤组件,还包括设置在传感器主体上的气压传感器和输气管,气压传感器通过输气管与进气口连通、用于检测进气口的气压,控制模块与气压传感器和电极组均电连接,用于接收两者的检测数据并根据气压调整输出信号的强度;传感器主体上还设置有与控制模块电连接的温度传感器。本实用新型提供的氧气传感器输出信号强度稳定。
公开号:CN214334763U
申请号:CN202022945962.8U
申请日:2020-12-10
公开日:2021-10-01
发明作者:蒋钢健;岑坚维
申请人:SHENZHEN ENVISEN INDUSTRY CO LTD;
IPC主号:G01N27-26
专利说明:
[n0001] 本实用新型属于医疗传感器技术领域,尤其涉及一种氧气传感器。
[n0002] 氧气传感器、又称氧电池、氧浓度传感器、氧探头等。氧气传感器在呼吸机里仅做终末监测,一般安装于病人吸气端与空氧混合器之间,采用电化学原理,主要用于测量混合气体的氧浓度。可用于呼吸机的氧气传感器有两种:一种为消耗式氧气传感器(又称化学氧气传感器)、另一种为永久式氧气传感器(如超声式氧气传感器)。其中,消耗式氧气传感器的工作原理与干电池相似。
[n0003] 在实现本实用新型过程中,发明人发现现有技术中至少存在如下问题:在使用消耗式氧气传感器时,氧气进气量会影响氧气浓度的信号输出强弱,而氧气进气量的大小跟外部气压相关。具体表现在,同等环境条件下,外部气压越大,消耗式氧气传感器的输出信号越强;外部气压越小,消耗式氧气传感器的输出信号越弱。但目前的消耗式氧气传感器未考虑上述因素,输出信号强度不稳定。
[n0004] 本实用新型的目的在于提供一种氧气传感器,旨在解决现有技术中消耗式氧气传感器输出信号强度不稳定的技术问题。
[n0005] 本实用新型是这样实现的,一种氧气传感器,包括具有反应腔的传感器主体、设置在所述反应腔内的电极组、以及设置在所述传感器主体上的控制模块,所述传感器主体上设有连通所述反应腔和外部空间的进气口,以及用于封堵所述进气口的过滤组件,还包括设置在所述传感器主体上的气压传感器和输气管,所述气压传感器通过所述输气管与所述进气口连通、用于检测所述进气口的气压,所述控制模块与所述气压传感器和所述电极组均电连接,用于接收两者的检测数据并根据气压调整输出信号的强度。
[n0006] 进一步地,所述传感器主体上还设置有与所述控制模块电连接的温度传感器,所述温度传感器用于检测所述传感器主体所在工作环境的温度,所述控制模块用于接收所述温度传感器的检测数据、并分析得出经温度补偿的氧气浓度。
[n0007] 进一步地,所述控制模块和所述进气口分设于所述传感器主体的两端;所述氧气传感器还包括安装于所述传感器主体设有所述进气口的一端上的垫片;所述垫片为环形垫片,中部形成有连通所述进气口与外部空间的第一通孔,所述垫片的侧壁上设有沿厚度方向贯穿侧壁的第二通孔,所述输气管通过所述第二通孔与所述进气口连通。
[n0008] 进一步地,所述传感器主体包括呈筒形设置的外壳组件、以及嵌装于所述外壳组件内的电极支架组件,所述电极支架组件为一端封闭、另一端开放设置的中空结构,内腔形成所述反应腔,开放端形成所述进气口。
[n0009] 进一步地,所述输气管为软管,位于所述电极支架组件的外壁与所述外壳组件的内壁之间。
[n0010] 进一步地,所述电极支架组件包括两端开放的支架本体、以及可拆卸设置于所述支架本体一端的封堵件,所述过滤组件固定安装于所述支架本体的另一端上,所述过滤组件、所述封堵件和所述支架本体密封连接围成所述反应腔,所述控制模块和所述垫片分别嵌装于所述支架本体的两端,所述控制模块位于所述封堵件的外侧,所述垫片位于所述过滤组件的外侧。
[n0011] 进一步地,所述垫片可拆卸地安装于所述传感器主体上,所述过滤组件通过所述垫片压设于所述进气口上。
[n0012] 进一步地,所述过滤组件包括层叠设置的透气膜和金属丝网,所述金属丝网位于所述透气膜的外侧。
[n0013] 进一步地,所述控制模块包括电路板、以及设置在所述电路板上的第一处理器,所述气压传感器设置在所述电路板上,并通过印制在所述电路板上的信号调整电路与所述第一处理器电连接。
[n0014] 进一步地,所述控制模块还包括连接器和存储器,所述连接器和所述存储器均设置在所述电路板上、且均与所述第一处理器电连接,所述连接器用于与外接第二处理器电连接。
[n0015] 本实用新型相对于现有技术的技术效果是:本实用新型提供的氧气传感器,在传感器主体上加设了用于检测进气口气压的气压传感器,使得氧气传感器在对氧气浓度进行检测时还可对进气口的气压进行实时监测。同时,控制模块可根据气压调整输出信号的强度,使得经控制模块输出的信号强度始终处于合理的范围内,进而保证了氧气传感器输出信号强度的稳定性。
[n0016] 为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案,下面将对本实用新型实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[n0017] 图1是本实用新型实施例提供的氧气传感器的俯视结构示意图;
[n0018] 图2是本实用新型实施例提供的氧气传感器的仰视结构示意图;
[n0019] 图3是沿图1中A-A线的剖视结构示意图;
[n0020] 图4是本实用新型实施例提供的氧气传感器的爆炸结构示意图。
[n0021] 附图标记说明:
[n0022] 100、传感器主体;110、外壳组件;111、外筒;112、中筒;113、凸环;120、电极支架组件;121、支架本体;122、封堵件;1221、密封垫;1222、封盖;1223、压紧件;123、支撑架;200、电极组;210、阴极;220、阳极;300、控制模块;310、电路板;320、第一处理器;330、连接器;340、存储器;400、反应腔;500、过滤组件;520、透气膜;530、金属丝网;600、气压传感器;700、输气管;800、温度传感器;900、垫片;910、第一通孔;920、第二通孔。
[n0023] 下面详细描述本实用新型的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。
[n0024] 在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。
[n0025] 此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
[n0026] 在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[n0027] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。
[n0028] 请参照附图1至图4所示,在本实用新型实施例中,提供一种氧气传感器,包括具有反应腔400的传感器主体100、设置在反应腔400内的电极组200、以及设置在传感器主体100上的控制模块300。传感器主体100上设有连通反应腔400和外部空间的进气口,以及用于封堵进气口的过滤组件500。氧气传感器还包括设置在传感器主体100上的气压传感器600和输气管700。气压传感器600通过输气管700与进气口连通、用于检测进气口的气压。控制模块300与气压传感器600和电极组200均电连接,用于接收两者的检测数据并根据气压调整输出信号的强度。
[n0029] 本实施例中电极组200包括阴极210和阳极220,阴极210可为黄金电极,阳极220可为铅电极,也可采用其他材质的电极作为阴极或阳极,这里不做唯一限定。
[n0030] 使用时,将反应腔400内充满电解质溶液,氧气穿过进气口上的过滤组件500进入反应腔400,与反应腔400内的电极组200中的阴极210接触,还原释放出氢氧根离子:O2+2H2O+4e-=4OH-。这些氢氧根离子通过反应腔400内的电解质溶液到达电极组200中的阳极220,与阳极220发生氧化反应(2Pb+4OH-=2PbO+2H2O+4e-),生成对应的金属氧化物。上述两个反应发生生成电流,电流大小相应地取决于氧气反应速度,此时两个电极之间产生电势差。使用时,可外接一只已知电阻来测量产生的电势差,控制模块300通过监测上述电势差分析得出氧气浓度。以上步骤与市场上现有消耗式氧气传感器使用步骤相同。
[n0031] 与此同时,气压传感器600对进气口的气压进行监测,并将结果实时传递至控制模块300。控制模块300可实时接收电极组200和气压传感器600的检测数据,并根据气压检测数据对输出信号的强弱进行调整后将其输出。具体操作可以为在控制模块300中预设程序,如当气压传感器600检测出气压值低于P0时,控制模块300将输出信号强度放大相应倍数输出,当气压传感器600检测出气压值高于P1时,控制模块300将输出信号强度降低相应倍数输出。以上操作均可通过在控制模块300内设置常规的程序设计或电路设计实现,此为现有技术,在此不做赘述。
[n0032] 本实用新型实施例提供的氧气传感器,在传感器主体100上加设了用于检测进气口气压的气压传感器600,使得氧气传感器在对氧气浓度进行检测时还可对进气口的气压进行实时监测。同时,控制模块300可根据气压调整输出信号的强度,使得经控制模块300输出的信号强度始终处于合理的范围内,进而保证了氧气传感器输出信号强度的稳定性。
[n0033] 进一步地,请参照图3及图4,阴极210位于过滤组件500的上方,为金丝网。阳极220采用环形的网状结构的铅电极。
[n0034] 另外,氧气传感器对温度也十分敏感。一般而言,在温度高于25℃时,传感器读数较高;低于25℃时,读数较低。温度影响通常为每摄氏度0.5%至1.0%,视制造商和传感器类型而定。为避免温度对氧气传感器检测数据的影响,请参照附图1所示,在一个实施例中,传感器主体100上还设置有与控制模块300电连接的温度传感器800。温度传感器800用于检测传感器主体100所在工作环境的温度。控制模块300用于接收温度传感器800的检测数据、并分析得出经温度补偿的氧气浓度。
[n0035] 使用时,控制模块300可同时接收电极组200、气压传感器600和温度传感器800三者的检测数据,通过电极组200的检测数据分析得出氧气浓度测试值,再经温度传感器800的检测数据对上述氧气浓度测试值进行温度补偿,得出氧气浓度输出值,之后根据气压传感器600的检测数据对输出信号的强度进行调整后将结果输出。
[n0036] 请参照附图3及图4所示,在一个实施例中,控制模块300和进气口分设于传感器主体100的两端。氧气传感器还包括安装于传感器主体100设有进气口的一端上的垫片900。垫片900为环形垫片,中部形成有连通进气口与外部空间的第一通孔910。垫片900的侧壁上设有沿厚度方向贯穿侧壁的第二通孔920,输气管700通过第二通孔920与进气口连通。
[n0037] 具体的,输气管700与第二通孔920连接的一端可插入第二通孔920内进行固定。或者如图3及图4所示,在垫片900的外壁上加设与第二通孔920连通的连接管,再将输气管700安装至连接管上。这样输气管700的两端均通过相应部件固定,从而使得输气管700的位置不会因氧气传感器的移动或使用发生变化,确保了输气管700与传感器主体100的相对位置稳定。
[n0038] 请参照附图3及图4所示,在一个实施例中,传感器主体100包括呈筒形设置的外壳组件110、以及嵌装于外壳组件110内的电极支架组件120。电极支架组件120为一端封闭、另一端开放设置的中空结构,内腔形成反应腔400,开放端形成进气口。
[n0039] 本实施例中外壳组件110和电极支架组件120可采用不同材质制成,如外壳组件110可采用不锈钢材质制成,电极支架组件120可采用塑料材质制成,也可根据使用需要采用其他材质,这里不做唯一限定。传感器主体100采用分体式结构,既便于维修也可减少传感器主体100的制造成本。
[n0040] 进一步地,外壳组件110包括外筒111和嵌装于外筒111内的中筒112。中筒112的一端延伸至外筒111外,中筒112的延伸端上设置有向外凸出、与外筒111的相应端壁抵接的凸环113。
[n0041] 请参照附图3所示,在一个实施例中,输气管700为软管,位于电极支架组件120的外壁与外壳组件110的内壁之间。
[n0042] 本实施例中输气管700可采用橡胶软管、塑料软管、金属软管、波纹软管等,具体可根据使用需要选定,这里不做唯一限定。输气管700采用软管可根据电极支架组件120和外壳组件110之间的空间形状任意弯折,进而便于输气管700的安装和氧气传感器的整体组装。输气管700位于电极支架组件120的外壁和外壳组件110的内壁之间使得氧气传感器的外观工整,同时有效降低了使用过程中输气管700发生磨损的风险。
[n0043] 请参照附图3所示,在一个实施例中,电极支架组件120包括两端开放的支架本体121、以及可拆卸设置于支架本体121一端的封堵件122。过滤组件500固定安装于支架本体121的另一端上。过滤组件500、封堵件122和支架本体121密封连接围成反应腔400。控制模块300和垫片900分别嵌装于支架本体121的两端。控制模块300位于封堵件122的外侧,垫片900位于过滤组件500的外侧。
[n0044] 电极支架组件120采用上述分体式结构,便于维护。具体的,封堵件122和过滤组件500与支架本体121之间可借助自身具有的密封结构或外设密封结构实现密封连接。密封结构可以为密封垫、密封胶或密封卡接结构等。其中,密封垫可采用硅胶圈、橡胶圈等,这里不做唯一限定。
[n0045] 进一步地,封堵件122包括由内至外依次设置的密封垫1221、封盖1222以及压紧件1223。其中,压紧件1223与支架本体121可拆卸连接,封盖1222可以为透明软胶垫。具体的,压紧件1223可为环形垫片。
[n0046] 优选地,电极支架组件120还包括设置在反应腔400内、用于支撑阳极220的支撑架123,支撑架123上有供电解液通过的通孔。
[n0047] 请参照附图3所示,在一个实施例中,垫片900可拆卸地安装于传感器主体100上。过滤组件500通过垫片900压设于进气口上。
[n0048] 垫片900可通过螺栓、卡接结构等可拆卸地安装于传感器主体100上。过滤组件500通过垫片900压设于进气口上,使得其安装不需借助其他零件,有效减少了氧气传感器的零部件数量,便于组装和维修。采用上述结构,在向反应腔400内添加电解质溶液时,还可将垫片900和过滤组件500拆下由进气口将电解质溶液倒入反应腔400内。
[n0049] 请参照附图4所示,在一个实施例中,过滤组件500包括层叠设置的透气膜520和金属丝网530,金属丝网530位于透气膜520的外侧。
[n0050] 本实施例中透气膜520可采用PTFE膜,或其他可实现仅供气体通过不使电解质溶液流出的透气膜520,这里不做唯一限定。金属丝网530可为不锈钢丝网或其他材质有过滤效果的丝网。金属丝网530的设置既增加了过滤组件500整体结构的稳定性,又起到了一定的过滤作用,避免杂质进入反应腔400内影响氧气传感器的正常使用。
[n0051] 请参照附图1所示,在一个实施例中,控制模块300包括电路板310、以及设置在电路板310上的第一处理器320,气压传感器600设置在电路板310上,并通过印制在电路板310上的信号调整电路与第一处理器320电连接。
[n0052] 本实施例中电路板310可采用表面印制有电路的PCB板。电路板310可为一个或多个,具体根据需要设定,这里不做唯一限定。气压传感器600和温度传感器800均可通过印制在电路板310上的电路与第一处理器320电连接。电极组200则可直接与第一处理器320电连接,也可与设置在电路板310上的数据接收模块电连接,再经数据接收模块与第一处理器320电连接。又由于气压传感器600的输出信号一般较弱,为保证信号的顺利传输,可将气压传感器600的输出信号经信号调整电路传递至第一处理器320。这里所说的信号调整电路可为放大调整电路。
[n0053] 第一处理器320可采用可编程的控制器等,用于根据电极组200的检测数据分析得出氧气浓度、并根据气压传感器600的检测数据调整输出信号的强度,还可根据温度传感器800的检测数据对电极组200测出的氧气浓度值进行修正。这些功能均可通过在第一处理器320中预设相应的程序实现,而根据使用需要在控制器内预设相应程序为现有技术。具体的,第一处理器320的输出信号可经一个接口电路输出成数值信号,或输出一个标准化模拟信号,方便外部设备读取。
[n0054] 请参照附图1所示,在一个实施例中,控制模块300还包括连接器330和存储器340,连接器330和存储器340均设置在电路板310上、且均与第一处理器320电连接,连接器330用于与外接第二处理器电连接。
[n0055] 本实施例中连接器330和存储器340可采用市场上现有的常规连接器330和存储器340。连接器330的设置便于第一处理器320将数据传递至外接第二处理器。存储器340的设置则便于存储数据。这里所说的第二处理器可为电脑、云端、手机、呼吸机控制器等。具体的,存储器340可存储第一处理器320的分析得出的氧气浓度、电极组200的检测数据、气压传感器600的检测数据和温度传感器800的检测数据,方便操作人员后期调取;除此之外还可存储氧气传感器的相关校对参数,方便第一处理器320分析电极组200的检测数据时根据需要调取,以保证氧气传感器输出结果的准确性。
[n0056] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,仅具体描述了本实用新型的技术原理,这些描述只是为了解释本实用新型的原理,不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处解释,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进,及本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其他具体实施方式,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求:
Claims (10)
[0001] 1.氧气传感器,包括具有反应腔的传感器主体、设置在所述反应腔内的电极组、以及设置在所述传感器主体上的控制模块,所述传感器主体上设有连通所述反应腔和外部空间的进气口,以及用于封堵所述进气口的过滤组件,其特征在于,还包括设置在所述传感器主体上的气压传感器和输气管,所述气压传感器通过所述输气管与所述进气口连通、用于检测所述进气口的气压,所述控制模块与所述气压传感器和所述电极组均电连接,用于接收两者的检测数据并根据气压调整输出信号的强度。
[0002] 2.如权利要求1所述的氧气传感器,其特征在于,所述传感器主体上还设置有与所述控制模块电连接的温度传感器,所述温度传感器用于检测所述传感器主体所在工作环境的温度,所述控制模块用于接收所述温度传感器的检测数据、并分析得出经温度补偿的氧气浓度。
[0003] 3.如权利要求1所述的氧气传感器,其特征在于,所述控制模块和所述进气口分设于所述传感器主体的两端;所述氧气传感器还包括安装于所述传感器主体设有所述进气口的一端上的垫片;所述垫片为环形垫片,中部形成有连通所述进气口与外部空间的第一通孔,所述垫片的侧壁上设有沿厚度方向贯穿侧壁的第二通孔,所述输气管通过所述第二通孔与所述进气口连通。
[0004] 4.如权利要求3所述的氧气传感器,其特征在于,所述传感器主体包括呈筒形设置的外壳组件、以及嵌装于所述外壳组件内的电极支架组件,所述电极支架组件为一端封闭、另一端开放设置的中空结构,内腔形成所述反应腔,开放端形成所述进气口。
[0005] 5.如权利要求4所述的氧气传感器,其特征在于,所述输气管为软管,位于所述电极支架组件的外壁与所述外壳组件的内壁之间。
[0006] 6.如权利要求4所述的氧气传感器,其特征在于,所述电极支架组件包括两端开放的支架本体、以及可拆卸设置于所述支架本体一端的封堵件,所述过滤组件固定安装于所述支架本体的另一端上,所述过滤组件、所述封堵件和所述支架本体密封连接围成所述反应腔,所述控制模块和所述垫片分别嵌装于所述支架本体的两端,所述控制模块位于所述封堵件的外侧,所述垫片位于所述过滤组件的外侧。
[0007] 7.如权利要求3-6任一项所述的氧气传感器,其特征在于,所述垫片可拆卸地安装于所述传感器主体上,所述过滤组件通过所述垫片压设于所述进气口上。
[0008] 8.如权利要求1-6任一项所述的氧气传感器,其特征在于,所述过滤组件包括层叠设置的透气膜和金属丝网,所述金属丝网位于所述透气膜的外侧。
[0009] 9.如权利要求1-6任一项所述的氧气传感器,其特征在于,所述控制模块包括电路板、以及设置在所述电路板上的第一处理器,所述气压传感器设置在所述电路板上,并通过印制在所述电路板上的信号调整电路与所述第一处理器电连接。
[0010] 10.如权利要求9所述的氧气传感器,其特征在于,所述控制模块还包括连接器和存储器,所述连接器和所述存储器均设置在所述电路板上、且均与所述第一处理器电连接,所述连接器用于与外接第二处理器电连接。
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同族专利:
公开号 | 公开日
引用文献:
公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|
2021-10-01| GR01| Patent grant|
优先权:
申请号 | 申请日 | 专利标题
CN202022945962.8U|CN214334763U|2020-12-10|2020-12-10|氧气传感器|CN202022945962.8U| CN214334763U|2020-12-10|2020-12-10|氧气传感器|
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