专利名称：移动式数控液压体外心脏按压机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种医疗器械，用于心跳骤停病人的抢救。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是本机是采用微处理器(MCU)控制、利用液压传动原理的机电一体化产品；一个油泵拖三个单活塞杆液压缸；在机身下面装一万向轮液压缸(万向缸)，其活塞杆连接万向轮车架(万向架)，便于机器移动和按压头中心定位；在机身的一侧装一按压架升降液压缸(动架缸)，其活塞杆与按压架相连，用于按压头高度定位；按压液压缸(按压缸)装在按压架横杆的一端，按压头连接在按压缸的活塞杆上；机身上面装有控制显示面板，MCU按预设程序，根据控制显示面板的按键和传感器信号发出指令驱动继电器和电磁换向阀工作，进而控制电动机和液压系统的开停、万向轮的升降、按压头的高度、按压频率、按压时比、按压深度；调速阀可调节按压头下压速度；溢流阀可控制按压头最大按压力；在按压过程中可对参数进行调节；按压频率、按压时比在显示屏上实时显示。
本移动式数控液压体外心脏按压机主要由液压系统、定位系统、按压系统、控制系统和显示系统构成。
液压系统由一组动力元件、三组执行元件(单活塞杆液压缸)及相应的控制元件和辅助元件等组成，电动机带动油泵，3个三位四通O型电磁换向阀通过液压集成块接口分别与万向缸、动架缸、按压缸的上下腔相连，MCU发出指令控制电磁换向阀线圈的供电状态进而控制相应液压缸活塞的运动，当万向缸电磁换向阀(万向阀)YA1通电时，万向缸下腔进油，使万向轮上升，当万向阀YA2通电时，万向缸上腔进油，使万向轮下降；当动架缸电磁换向阀(动架阀)YA3通电时，动架缸下腔进油，按压架升高，当动架阀YA4通电时，动架缸上腔进油，按压架下降；当按压缸电磁换向阀(按压阀)YA5通电时，按压缸上腔进油，按压头下压，当按压阀YA6通电时，按压缸下腔进油，按压头向上回复。调速阀通过调节进入按压缸上腔的油液流量，进而达到调节按压头下压速度的效果；按压头下压速度等于流量除以按压缸上腔活塞面积，可根据流量计算得出。按压头的按压力由负载即胸壁回弹力决定，溢流阀则可控制按压头的最大按压力实现过载保护；由于压力损失和回油背压，压力表显示的压力与活塞面积的乘积不等于按压头对胸壁的按压力，压力表读数所对应的按压头对胸壁的按压力可通过实测得到。流量所对应的按压头下压速度及压力表所对应的按压力标在阀的旋钮边。
定位系统由万向架和按压架连接在相应液压缸的活塞杆上构成。万向架连接在机身下面的万向缸活塞杆上，4个万向轮装在万向架的4个角上，当万向阀YA2通电时，万向缸上腔进油，活塞下移，带动万向架下降，万向轮着地后，机身上升机脚离地，由于液控单向阀的支承作用，YA2断电阀芯回到中位后，机脚仍保持长时间离地，推动机身可以使之自由移动，能方便地将按压头移到病人胸骨前方适当的位置；当万向阀YA1通电时，万向缸下腔进油，活塞上移，带动万向架上移，机身下降，机脚落地，机器按压时不会发生晃动。按压架连接在安装于机身一侧的动架缸的活塞杆上，按压架由活塞杆套、横杆、滑杆、滑套、加固连杆等构成，紧固螺帽将活塞杆套固定在动架缸活塞杆的上端，横杆连在活塞杆套上，横杆的一端伸出与按压缸相连，另一端与滑杆相连，滑杆套在滑套里，滑套装在机身动架缸对侧，加固杆将横杆与活塞杆套、滑杆相连，当动架阀YA3通电时，动架缸下腔进油，活塞上升，带动按压架上升到设定的高度，红外位置传感器SQ3使MCU发出指令，YA3断电阀芯回到中位，活塞停止移动；当动架阀YA4通电时，动架缸上腔进油，活塞下降，带动按压架下降，当按压头触及胸壁后，传感器SQ4使MCU发出指令，YA4断电，阀芯迅速复位，活塞停止移动，由于液控单向阀的支承作用，活塞及与之相连的按压架能长时间保持在该高度而完成按压头的精确定位。
按压系统由按压头连接在按压缸的活塞杆上构成，按压缸连在按压架一端伸出的横杆上。当按压阀YA5通电时，按压缸上腔进油，活塞下降，带动按压头下降，到达设定的按压深度时，红外位置传感器SQ6使MCU发出指令让阀芯复位，活塞停止移动；当按压阀YA6通电时，按压缸下腔进油，活塞上升，带动按压头复位，复位完成时，红外位置传感器SQ5使MCU发出指令让阀芯复位，活塞停止移动；由于活塞杆的存在，按压头具有急速复位的特征。
控制系统MCU按预设程序，根据控制显示面板的按键和传感器信号发出指令控制继电器和电磁换向阀工作，进而控制电动机的开停、液压系统的运作、万向轮的升降、按压头的高度、按压频率、按压时比、按压深度。在控制显示面板上共装有13个按键，分别是开机键、关机键、万向轮上升键、万向轮放下键、按压架升高键、按压架升降停止键、按压架下降键、按压程序开启键、按压程序停止键、频率上调键、频率下调键、按压时比上调键、按压时比下调键。位置传感器有7个，SQ1、SQ2、SQ3、SQ5、SQ6为红外位置传感器，SQ4、SQ7为机械行程开关，SQ1、SQ2用于感知万向轮与机脚的相对位置，当SQ1感知到机脚落地后，促使YA1断电，YA4通电，SQ2感知到万向轮落地后使YA2断电，SQ1、SQ2装在机脚内侧面，共用挡块装在万向架上；SQ3感知到按压架达高度上限时，促使YA3断电，SQ3装在按压架滑套边上，从滑杆上引出一挡块导杆，SQ3挡块夹在挡块导杆上，可滑动；SQ4感知到按压头触及胸壁时，促使YA4断电并开启按压程序，SQ4装在一细空心硬管的下端，其弹簧触头从管的下口露出，导线从管心穿过，在按压头上钻一空心硬管能自由通过的孔，按压头上面沿孔周装一管套，比空心硬管稍短，管套上端装一行程开关挡块，挡块随按压头上下移动，静态时位于SQ5的上方，平SQ5时，对应按压头下面平SQ4触头的最低点，此点为深度标尺0mm位，挡块能被SQ5、SQ6、SQ7感知，管套外套一套环，套环固定在按压缸的侧面，以利空心硬管滑行并阻止按压头转动，空心硬管上端固定于按压缸的侧面，使空心硬管的下端与起始位置的按压头下面相平，让SQ4的触头露在按压头的下面，这样SQ4与按压缸的位置相对固定；SQ5感知到按压头回复到位时，促使YA6断电，SQ5固定在按压缸侧面深度标尺的0mm处；SQ7比SQ6低5mm，两者连在一起，组成一滑块，装在按压缸侧面的滑槽里，滑块上有一手柄，按住手柄可使滑块上下滑动，放开手柄，滑块弹簧使之以合适的深度固定在滑槽里，SQ6、SQ7感知到心脏按压深度到位时，促使YA5断电，SQ7在SQ6失灵时起双保险作用。按键输入信号经MCU根据预设程序处理后发出相应的输出控制指令按开机键，机器开启，电动机起动，YA3通电；按关机键，断电关机；按万向轮上升键，YA1通电；按万向轮放下键，YA2通电；按按压架升高键，YA3通电；按按压架下降键，YA4通电，按按压架升降停止键，YA3、YA4断电；按按压程序开启键，开启按压程序，YA5通电，按压缸上腔进油，活塞下移，按压头连同管套随之下移，行程开关挡块从起始位置出发越过SQ5的0mm点，SQ4触头缩到按压头管孔内，胸壁开始被下压，当挡块被SQ6感知时，YA5断电，活塞停止移动，按压达到合适深度，此时SQ4位于管套内，随后YA6通电，按压缸下腔进油，活塞上移，胸壁回弹，当挡块被SQ5感知时，YA6断电，活塞停止移动，胸壁完全复位，此时，SQ4触头仍藏在按压头管孔内，随后，YA5又通电，活塞又下移，如此周而复始，以默认的频率、按压时比进行自动体外心脏按压；按按压程序停止键，YA5断电，YA6通电，活塞上移，行程开关挡块越过SQ5的0mm点，继续上移到起始位置，YA6断电，结束按压程序，此时SQ4的触头又露在按压头的下面；按频率上调键、频率下调键、按压时比上调键、按压时比下调键，使相应的频率、按压时比变动1个单位，如按住则连续变动，直至上下限，中途松开则停在此刻的相应参数上；频率f单位次/分，默认设置80，上限120，下限60；按压时比α单位％，默认设置50，上限60，下限40；按压时比α是指下压周期占整个周期的时间百分比，设总周期T，下压周期T1，回复周期T2，按压时比α＝T1/T，T1自YA5通电按压头下压始，含按压深度到位后的停留时段，直至YA6通电瞬间，T2自YA6通电按压头上回始，含按压头回复到0位后的停留时段，直至下一周期YA5通电瞬间。
显示系统在控制显示面板的显示屏上，按压频率(三位数)、按压时比(二位数)实时显示；电动机状态、所执行按压程序的阶段以指示灯显示。
本发明的有益效果主要体现在以下几方面一是电子数控，操作简单，灵活快捷，待机态操作时人工按开机键，推动机器使按压头定位合适，按万向轮上升键，机器就按预设程序迅捷进入工作态进行自动体外心脏按压，不会耽搁对病人的抢救；二是显示直观，在按压过程中可对参数进行调节，按控制显示面板上的箭头按键能方便地调节按压的频率、按压时比，旋转按钮调节按压强度、按压头下压速度，滑动红外位置传感器SQ6可调节按压深度，达到最佳的按压效果；三是与人工按压相比具有疗效确切、稳定持久的优点；四是液压传动，按压头下压匀速、平稳，没有冲击性，不易发生肋骨骨折等并发症；五是按压头小巧，在病人的胸前所占空间小，有利于其它抢救工作的展开；六是能让医生腾出手来，采取进一步的抢救措施，以利提高复苏的成功率；七是抢救烈性传染病人时，降低了医务人员被传染的机率。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本移动式数控液压体外心脏按压机的概况示意图。
图2是部分传感器位置分布图。
图3是控制显示面板示意图。
图4是液压油路图。
图5是交流电路及直流控制电路流程示意图。
图中1.机身，2.机脚，3.万向缸，4.万向缸活塞，5.万向缸活塞杆，6.万向架，7.万向轮，8.油管，9.油管，11.油管，12.油管，13.软性油管，14.油管，15.油管，16.软性油管，17.动架缸，18.动架缸活塞，19.动架缸活塞杆，21.按压架，22.活塞杆套，23.紧固螺帽，24.横杆，25.滑杆，26.滑套，27.挡块导杆，28.加固连杆，29.按压缸，31.按压缸活塞，32.按压缸活塞杆，33.按压头，34.空心硬管，35.管套，36.套环，37.按压头管孔，38.液压集成块，39.溢流阀旋钮，41.调速阀旋钮，42.压力表，43.流量表，44.控制显示面板，45.油箱排油阀，46.挡块，47.挡块，48.挡块，49.滑槽，51.滑块，52.深度标尺，53.万向阀，54.动架阀，55.按压阀，56.油箱，57.过滤器，58.油泵，59.单向阀，61.溢流阀，62.调速阀，63.液控单向阀，64.液控单向阀，65.控制油路，66.控制油路，67.直流用电元件，68.电机指示灯，63.按压程序执行指示灯，70.按压程序静息指示灯，71.按压头下压指示灯，72.按压头回复指示灯，73.开机键，74.关机键，75.万向轮上升键，76.万向轮放下键，77.按压架升高键，78.按压架升降停止键，79.按压架下降键，80.按压程序开启键，81.按压程序停止键，82.频率上调键，83.频率下调键，84.按压时比上调键，85.按压时比下调键，86.显示屏，SQ1.红外位置传感器，SQ2.红外位置传感器，SQ3.红外位置传感器，SQ4.机械行程开关，SQ5.红外位置传感器，SQ6.红外位置传感器，SQ7.机械行程开关，M.电动机，YA1.万向阀线圈，YA2.万向阀线圈，YA3.动架阀线圈，YA4.动架阀线圈，YA5.按压阀线圈，YA6.按压阀线圈，KM.继电器，～220V.单相交流电源，Fu1.熔断器，Fu2.熔断器，Ui.直流稳压电源输入电压，DC Power.直流稳压电源，Uo.直流稳压电源输出电压，+.直流阳极，-.直流阴极，Keyboard.控制面板按键，Sensors.传感器组，MCU.微处理器，OUT.控制输出接口，Display.显示系统。
在待机态要投入使用时，人工操作3个步骤首先按开机键(73)，微处理器(MCU)使电动机(M)启动，带动油泵(58)运转，动架阀(54)线圈(YA3)由于传感器(SQ3)的作用不得电，3个电磁换向阀阀芯都处于中位，油液经溢流阀(61)回油箱(56)；随即推动机器，使按压头(33)位于病人胸前合适的位置；然后按万向轮上升键(75)，微处理器(MCU)使万向阀(53)线圈(YA1)得电，阀芯移动，油液经万向阀(53)、油管(8)进入万向缸(3)的下腔，万向缸(3)上腔油液因为液控单向阀(63)的阻挡不能回流，活塞(4)暂时不能移动，控制油路(65)油压升高，液控单向阀(63)导通，万向缸(3)上腔油液经油管(9)、液控单向阀(63)、万向阀(53)回油箱(56)，活塞(4)上移，带动万向架(6)、万向轮(7)上升，机身(1)下降，机脚(2)落地，当传感器(SQ1)感知到挡块(46)时，微处理器(MCU)使万向阀(53)线圈(YA1)失电，阀芯回到中位，活塞(4)、万向架(6)、万向轮(7)停止移动，同时微处理器(MCU)使动架阀(54)线圈(YA4)得电，阀芯移动，油液经动架阀(54)、液控单向阀(64)、油管(12)进入动架缸(17)上腔，回油从动架缸(17)下腔经油管(11)、动架阀(54)到油箱(56)，活塞(18)下移，带动按压架(21)和按压缸(29)、按压头(33)下降，当按压头(33)触及胸壁时被传感器(SQ4)感知，微处理器(MCU)使动架阀(54)线圈(YA4)失电，阀芯回到中位，活塞(18)停止移动，按压架(21)、按压缸(29)停住，同时微处理器(MCU)开启按压程序，机器就按默认的频率和按压时比进行自动体外心脏按压。在按压过程中，传感器(SQ4)触头始终在按压头管孔(37)或管套(35)内。如果先推动机器使按压头(33)定位，再按开机键(73)和万向轮上升键(75)，可能因电动机(M)起动占时影响而略为延迟抢救。按压时胸壁弹力上推按压架(21)，拉动动架缸活塞(18)有上移倾向，由于液控单向阀(64)阻止了油液经动架阀(54)的泄漏，保证了按压架(21)及与之相连的按压缸(29)不移位。
在按压过程中如要对按压频率、按压时比进行调整，按频率上调键(82)，频率下调键(83)，按压时比上调键(84)，按压时比下调键(85)即可；如要对按压深度进行调节，滑动滑块(51)使传感器(SQ5)平对深度标尺(52)的相应刻度；按压强度可用溢流阀(61)的旋钮(39)调节；按压头下压速度可用调速阀(62)的旋钮(41)调节。
如按压缸(29)的位置不够高，可下滑挡块(47)，按按压架升高键(77)，微处理器(MCU)使动架阀线圈(YA3)得电，其后续过程与开机时的线圈(YA3)得电是一样的，按压架(21)到新的设定高度时自动停止移动。如按压缸(29)位置太高，按压头(33)在病人胸前定位不便时，可按按压架下降键(79)，微处理器(MCU)使动架阀(54)线圈(YA4)得电，阀芯移位，动架缸(17)上腔进油，动架缸活塞(18)下移，使按压架(21)下降一定距离后，按按压架升降停止键(78)，微处理器(MCU)使动架阀(54)线圈(YA4)失电，阀芯回到中位，按压架(21)停止移动，将按压头(33)位置对好，然后按万向轮上升键(75)。
按压结束，按按压程序停止键(81)，按压头(33)回到起始位置后，按按压架升高键(77)，按压架(21)上升，按压头(33)离开病人胸壁，按压架(21)到设定高度时自动停止移动；按万向轮放下键(76)，万向轮(7)落地、机脚(2)离地后，推开机器；按关机键(74)，机器又进入待机态。
如在按压架(21)上升过程中，按按压架升降停止键(78)，微处理器(MCU)使动架阀(54)线圈(YA3)失电，阀芯回到中位，活塞(18)停止移动，按压架(21)停住，关机后重新按开机键(73)时，微处理器(MCU)在开启电动机(M)的同时会使动架阀(54)线圈(YA3)得电，按压架(21)自动升高到设定的高度。
如在机脚(2)着地状态下要使用时，必须先按开机键(73)，再按万向轮放下键(76)，万向轮(7)落地后立即推动机器，使按压头(33)定到合适位置，最后按万向轮上升键(75)，机器按预设程序进行运作。
电动机(M)运转时电机指示灯(68)亮；按压程序执行时，按压程序执行指示灯(69)亮，按压程序启动前和停止后，按压程序静息指示灯(70)亮；下压周期T1，按压头下压指示灯(71)亮；回复周期T2，按压头回复指示灯(72)亮。
权利要求
1.一种体外心脏按压机，其特征是液压传动、移动式、数控数显。
2.根据权利要求1所述的体外心脏按压机，其特征是采用液压传动原理，液压系统用1个油泵拖动3个单活塞杆液压缸，机身下面装万向轮液压缸，机身一侧装按压架液压缸，按压液压缸装在按压架横杆上，3个液压缸油液流向受各自的电磁换向阀控制。
3.根据权利要求2所述的万向轮液压缸，其特征是装在机身下面，活塞杆与万向轮车架相连，液压缸上腔进油活塞下移，带动万向轮伸出着地，机脚离地，机器能被自由推动，液压缸下腔进油活塞上移，带动万向轮上升，机脚着地，机身稳定。
4.根据权利要求2所述的按压架液压缸，其特征是装在机身一侧，活塞杆与按压架相连，液压缸下腔进油活塞上移，带动按压架升高，液压缸上腔进油活塞下移，带动按压架下降。
5.根据权利要求2所述的按压液压缸，其特征是活塞杆与按压头相连，液压缸上腔进油活塞下移，带动按压头下移，液压缸下腔进油活塞上移，带动按压头上移。
6.根据权利要求1所述的体外心脏按压机，其特征是采用电子数控数显技术，MCU按预设程序根据控制显示面板的按键和传感器的输入信号发出指令控制电动机和电磁换向阀的工作，按压程序默认频率80次/分，按压时比50％，按压过程中可对参数进行调节。
7.根据权利要求6所述的控制显示面板，其特征是13个输入按键，开机键、关机键、万向轮上升键、万向轮放下键、按压架升高键、按压架升降停止键、按压架下降键、按压程序开启键、按压程序停止键、频率上调键、频率下调键、按压时比上调键、按压时比下调键。
8.根据权利要求6所述的传感器，其特征是7个位置传感器，SQ1、SQ2、SQ3、SQ5、SQ6为红外传感器，SQ4、SQ7为机械行程开关，SQ3挡块位置可调，SQ4与按压液压缸相对位置固定，静态时其触头露在按压头下面，SQ5固定在按压液压缸侧面的深度标尺0mm处，对应按压头下面平SQ4触头的最低点，SQ7比SQ6低5mm，两者组成一滑块装在按压液压缸侧面的滑槽里，位置可调，SQ5、SQ6、SQ7共同感知一个行程开关挡块，该挡块与按压头相连，静态时位于SQ5上方，当其与SQ5相平时，SQ4的触头滑到按压头管孔内。
9.根据权利要求6所述的电子数控数显技术，其特征是按压频率(三位数)、按压时比(二位数)在显示屏上实时显示，并以指示灯进一步显示按压所处的状态。
全文摘要
一种移动式数控数显液压传动体外心脏按压机。一个油泵拖三个单活塞杆液压缸，各自的活塞杆分别与万向轮、按压架及按压头相连。MCU按预设程序，根据控制显示面板的按键和位置传感器信号发出指令驱动电动机和电磁换向阀工作，进而控制液压系统的开停，万向轮的升降、按压头高度、按压频率、按压时比、按压深度；调速阀调节按压头下压速度；溢流阀控制按压强度。使用前机器处于待机态，使用时，操作人员首先按开机键，随即推动机器使按压头适当定位，然后按万向轮上升键，机器就按预设程序迅捷进入工作态，以默认频率、按压时比、深度、下压速度和强度进行自动体外心脏按压。按压过程中可对参数进行调节。
文档编号A61H31/00GK1468592SQ0314312
公开日2004年1月21日 申请日期2003年6月11日 优先权日2003年6月11日
发明者毛宝伦, 杨最素, 诸华丰 申请人:毛宝伦