笑气镇痛监控系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种笑气镇痛监控系统，用于解决现有的单台笑气镇痛设备无法实现统一管理，且浪费了医院的笑气/氧气资源和空间的问题。该笑气镇痛监控系统包括：中央供气设备、中央监控设备以及多个笑气镇痛设备，其中，所述中央供气设备包括：用于提供笑气气源的笑气钢瓶以及用于提供氧气气源的氧气钢瓶；各个笑气镇痛设备分别与所述中央供气设备相连，用于根据所述中央供气设备提供的笑气和氧气实现镇痛；所述中央监控设备与所述中央供气设备以及各个笑气镇痛设备分别相连，用于监控所述中央供气设备以及各个笑气镇痛设备的工作状态。
【专利说明】笑气镇痛监控系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种笑气镇痛监控系统。
【背景技术】
[0002]随着我国社会经济的发展，人们对于诊疗过程中的舒适度要求越来越高，这催生了吸入笑气镇痛技术的蓬勃发展，由此出现了能够利用吸入笑气来使病人镇静的笑气镇痛设备。笑气镇痛设备通过患者自主吸入笑气/氧气混合气体，在患者保持意识清醒的情况下，对人体的疼痛知觉起抑制的作用。其中，笑气又称氧化亚氮，被誉为是最安全的吸入性麻醉气体，其诱导期短，镇静效果好，停药后苏醒快，对呼吸和肝、肾功能无不良影响。
[0003]然而，现有的笑气镇痛设备的研发、生产及销售仍停留在单台的阶段，各台笑气镇痛设备单独工作。当医院内具有多台笑气镇痛设备时，各台笑气镇痛设备之间无法实现统一管理，因而不利于设备的管理及维护。同时，在这种方式中，需要独立地向各台笑气镇痛设备提供笑气/氧气等医用气源，因而也造成了医院的笑气/氧气资源和空间的浪费。
[0004]由此可见，现有技术中亟待一种新的镇痛系统来解决传统镇痛设备的上述缺陷。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种笑气镇痛监控系统，用于解决现有的单台笑气镇痛设备无法实现统一管理，且浪费了医院的笑气/氧气资源和空间的问题。
[0006]该笑气镇痛监控系统包括:中央供气设备、中央监控设备以及多个笑气镇痛设备，其中，所述中央供气设备包括:用于提供笑气气源的笑气钢瓶以及用于提供氧气气源的氧气钢瓶；各个笑气镇痛设备分别与所述中央供气设备相连，用于根据所述中央供气设备提供的笑气和氧气实现镇痛；所述中央监控设备与所述中央供气设备以及各个笑气镇痛设备分别相连，用于监控所述中央供气设备以及各个笑气镇痛设备的工作状态。
[0007]在上述的笑气镇痛监控系统中，各台笑气镇痛设备都通过中央供气设备统一提供笑气/氧气气源，实现了医用气源的统一管理，由此避免了现有技术中由于独立地向各台笑气镇痛设备提供笑气/氧气气源，而导致的资源和空间浪费的问题。而且，该笑气镇痛监控系统中还包括中央监控设备，该中央监控设备能够监控中央供气设备的供气状态，当中央供气设备内部的气源压力异常、或气源不足时向各个笑气镇痛设备报警；另外，该中央监控设备还能够监控并记录各个笑气镇痛设备的工作状态，由此既提高了医用安全性，又便于对各个笑气镇痛设备的工作信息进行记录和统一管理。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1示出了本发明提供的笑气镇痛监控系统的整体结构示意图；
[0009]图2示出了本发明具体实施例提供的笑气镇痛监控系统的结构示意图；
[0010]图3示出了笑气镇痛设备内部的结构示意图；以及
[0011]图4示出了当第一单片机控制电路和第二单片机控制电路互为冗余配置时的连接关系不意图。
【具体实施方式】
[0012]为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明，但本发明并不仅仅限于此。
[0013]本发明提供了一种笑气镇痛监控系统，能够解决现有的单台笑气镇痛设备无法实现统一管理，且浪费了医院的笑气/氧气资源和空间的问题。
[0014]图1示出了本发明提供的笑气镇痛监控系统的整体结构示意图。如图1所示，该笑气镇痛监控系统包括:中央供气设备1、中央监控设备2以及多个笑气镇痛设备3。其中，中央供气设备I包括:用于提供笑气气源的笑气钢瓶11以及用于提供氧气气源的氧气钢瓶12 ;各个笑气镇痛设备3分别与中央供气设备I相连，用于根据中央供气设备I提供的笑气和氧气实现镇痛；中央监控设备2与中央供气设备I以及各个笑气镇痛设备3分别相连，用于监控中央供气设备2以及各个笑气镇痛设备3的工作状态。
[0015]在上述的笑气镇痛监控系统中，各台笑气镇痛设备都通过中央供气设备统一提供笑气/氧气气源，实现了医用气源的统一管理，由此避免了现有技术中由于独立地向各台笑气镇痛设备提供笑气/氧气气源，而导致的资源和空间浪费的问题。而且，该笑气镇痛监控系统中还包括中央监控设备，该中央监控设备能够监控中央供气设备的供气状态，当中央供气设备内部的气源压力异常、或气源不足时向各个笑气镇痛设备报警；另外，该中央监控设备还能够监控并记录各个笑气镇痛设备的工作状态，由此既提高了医用安全性，又便于对各个笑气镇痛设备的工作信息进行记录和统一管理。
[0016]下面结合一个 具体实施例详细介绍一下本发明提供的笑气镇痛监控系统的结构和工作原理。图2示出了本发明具体实施例提供的笑气镇痛监控系统的结构示意图。
[0017]首先，参照图2介绍一下中央供气设备与中央监控设备之间的连接关系和工作原理。
[0018]具体地，中央供气设备通过笑气钢瓶11来提供笑气，并通过氧气钢瓶12来提供氧气。另外，中央供气设备还进一步包括:设置在笑气钢瓶11的输出端处的笑气减压阀14，用以对笑气钢瓶输出的笑气进行减压处理，以使得笑气钢瓶输出的笑气气压满足医用需求；设置在笑气减压阀14的输出端的笑气压力传感器15，用以测量经笑气减压阀减压后的笑气的压力，该笑气压力传感器15与中央监控设备2相连，以便将测量到的笑气的压力传输给中央监控设备2 ;设置在氧气钢瓶12的输出端处的氧气减压阀13，用以对氧气钢瓶输出的氧气进行减压处理，以使得氧气钢瓶输出的氧气气压满足医用需求；设置在氧气减压阀13的输入端的第一氧气压力传感器16，用以测量经氧气减压阀减压前的氧气的压力；设置在氧气减压阀13的输出端的第二氧气压力传感器17，用以测量经氧气减压阀减压后的氧气的压力；上述第一氧气压力传感器16和第二氧气压力传感器17分别与中央监控设备2相连，以便将测量到的减压前后的氧气的压力传输给中央监控设备2。上述过程中所涉及的管径直径、减压后气压、接口等参数均符合《GB50751-2012医用气体供气技术规范》要求。另外，该中央供气设备还进一步包括:设置在笑气钢瓶11的下方，用以称量笑气钢瓶11的质量的计量器18，该计量器18的输出端进一步与中央监控设备2的输入端相连。该计量器18例如可以是电子秤。上述的各个传感器以及计量器均可通过标准串口与中央监控设备相连。
[0019]由此可见，中央监控设备2能够监测到笑气钢瓶经减压后输出的笑气的压力、氧气钢瓶减压前后输出的氧气的压力，以及笑气钢瓶的质量。中央监控设备2根据上述压力信息及质量信息，就可以确定出中央供气设备提供的氧气和笑气的气压以及氧气和笑气的剩余量。具体地，对于笑气来说，通过监测笑气钢瓶的质量就可以推测出笑气的剩余量，另外，通过监测笑气的压力可以确定笑气管道内的气压是否正常，由此可以实现在笑气剩余量不足，和/或笑气气压异常时向各个笑气镇痛设备发出报警提示的功能。这一点与现有技术相比具有显著的进步:在现有技术中，由于笑气本身的特殊性(压缩笑气呈现液/气混合态)，导致笑气的剩余量无法通过笑气的当前气压得出，因此，现有技术中一直存在着无法判断笑气剩余量的难题。对于氧气来说，通过监测氧气减压前后的气压就可以推测出氧气的剩余量，由此可以实现在氧气剩余量不足时向各个笑气镇痛设备发出报警提示的功能，另外，通过监测氧气的压力状态，可以在氧气压力状态异常(例如过高或过低)时发出报警提示，由此进一步提高该监控系统的安全性。
[0020]接下来，继续参照图2介绍一下中央供气设备与各个笑气镇痛设备之间的连接关系和工作原理，并重点介绍一下笑气镇痛设备的具体结构。
[0021]各个笑气镇痛设备3通过两条气路与笑气减压阀和氧气减压阀的输出端分别相连，用以接收减压后的笑气和氧气。图3示出了每个笑气镇痛设备内部的结构示意图。从图3中可以看出，每个笑气镇痛设备3进一步包括:用于将笑气和氧气进行混合的气体混合部件31，以及用于对气体混合部件31内部的气体压力、流量进行监测的电路监测部件32。
[0022]具体地，气体混合部件31基于可压缩流体动力学进行设计，并进一步包括:用于传输中央供气设备提供的笑气的笑气通路311、用于传输中央供气设备提供的氧气的氧气通路312、以及用于 将笑气通路内的笑气以及氧气通路内的氧气进行混合的气体混合腔室313，该气体混合腔室313与笑气通路311的输出端和氧气通路312的输出端分别相连。
[0023]电路监测部件32包括:设置在笑气通路311内部的笑气压力感测器431和笑气流量感测器421，设置在氧气通路312内部的氧气压力感测器432和氧气流量感测器422 ;以及，设置在笑气通路311输出端处的笑气电磁阀411，设置在氧气通路312输出端处的氧气电磁阀412。其中，笑气压力感测器431通过气路与笑气减压阀14的输出端相连，用以实现该笑气镇痛设备内部的笑气压力的感测；笑气流量感测器421与笑气压力感测器431的输出端相连，用以实现该笑气镇痛设备内部的笑气流量的感测。氧气压力感测器432通过气路与氧气减压阀13的输出端相连，用以实现该笑气镇痛设备内部的氧气压力的感测；氧气流量感测器422与氧气压力感测器432的输出端相连，用以实现该笑气镇痛设备内部的氧气流量的感测。笑气电磁阀411设置在笑气通路的输出端与气体混合腔室的连接处，能够控制进入气体混合腔室的笑气量；氧气电磁阀412设置在氧气通路的输出端与气体混合腔室的连接处，能够控制进入气体混合腔室的氧气量。
[0024]为了充分利用上述各个感测器的感测数据来控制电磁阀的状态，该电路监测部件32内部还进一步包括第一单片机控制电路462。该第一单片机控制电路462与上述的笑气压力感测器431、笑气流量感测器421、氧气压力感测器432和氧气流量感测器422的输出端分别相连，能够接收上述各个感测器感测到的压力及流量数据；并且，该第一单片机控制电路462还与上述的笑气电磁阀411和氧气电磁阀412分别相连，以便根据接收到的压力及流量数据，来控制笑气电磁阀和氧气电磁阀的开合状态。例如，当第一单片机控制电路462监测到笑气的压力和/或流量大于预设的笑气安全阈值时，可以将笑气电磁阀调小，以便降低气体混合腔室内部的笑气比例；和/或，当第一单片机控制电路462监测到氧气的压力和/或流量低于预设的氧气安全阈值时，可以将氧气电磁阀调大，以便提高气体混合腔室内部的氧气比例。
[0025]由于手术过程中对患者吸入的氧气比例有着严格的下限要求。例如，当患者吸入的氧气比例小于30%时，将会对患者的生命构成威胁。因此，上述的第一单片机控制电路462可以根据这一实际情况来控制笑气电磁阀和氧气电磁阀的状态，以确保输入气体混合腔室的氧气量充足。
[0026]进一步地，为了更好地确保气体混合腔室内部的氧气浓度满足手术要求，如图3所示，该电路监测部件32还可以进一步包括设置在气体混合腔室313内部的氧气浓度感测器44，用于实时感测气体混合腔室内部的氧气浓度。相应地，该电路监测部件32进一步包括用于接收氧气浓度感测器44的感测数据的第二单片机控制电路461，该第二单片机控制电路461用于根据氧气浓度感测器44的感测数据来控制笑气电磁阀411。当第二单片机控制电路461确定气体混合腔室313内部的氧气浓度低于30%时，则会直接关闭笑气电磁阀411，从而使气体混合腔室在短时间内只输入氧气，而不输入笑气，从而迅速提升气体混合腔室内部的氧气浓度，以满足患者的呼吸要求；直至第二单片机控制电路461确定气体混合腔室313内部的 氧气浓度大于30%后，才重新开启笑气电磁阀411实现笑气镇痛功能。
[0027]上述的第二单片机控制电路461的上述功能实际上也可以直接由第一单片机控制电路462来实现。在本发明中，之所以要设置两个独立的单片机控制电路，是为了进一步提高安全性，防止一台单片机出现故障。优选地，本发明中的第一单片机控制电路462和第二单片机控制电路461之间可以采用冗余配置的方式实现，当其中的一台单片机控制电路出现故障时，其相应地功能可以由另一台单片机控制电路实现，从而确保整个设备的正常运行。图4示出了当第一单片机控制电路462和第二单片机控制电路461互为冗余配置时的连接关系示意图。具体地，第一单片机控制电路462和第二单片机控制电路461可以采用相同型号的单片机实现，也可以采用不同型号的单片机实现。例如，第一单片机控制电路462和第二单片机控制电路461可以分别选用ARM内核的单片机和51内核的单片机来实现，每个单片机均采用独立的时钟信号。
[0028]通过上述的气体混合部件31和电路监测部件32即可实现笑气镇痛设备内部的气体控制，以满足医用需求。进一步地，为了使笑气镇痛设备与中央监控设备之间能够实现信息互通，如图3所示，在每个笑气镇痛设备的内部，还进一步包括:与第一单片机控制电路相连的无线通讯模块45 (例如wifi模块)，用于将第一单片机控制电路在手术过程中采集到的手术数据信息(例如手术起止时间、气体混合腔室内部的笑气/氧气浓度、气体混合腔室内部的笑气/氧气流量等信息)上传给中央监控设备，以便中央监控设备能够实时监控各个笑气镇痛设备的手术用时以及手术过程中的氧气/笑气的消耗量。另外，中央监控设备还可以在中央供气设备的状态异常(如氧气/笑气剩余量不足)时，通过无线通讯模块45向笑气镇痛设备发送提示信息，以使各个笑气镇痛设备及时了解中央供气设备的状态，从而调整手术过程。为了实现上述过程，还可以进一步在图2所示的结构中增加无线路由器6，此时，中央监控设备2可以通过该无线路由器6向各个笑气镇痛设备3广播提示信息，以提高信息传输效率。这里，由于各个笑气镇痛设备3采用无线方式通信，因而避免了将笑气镇痛设备内部的电路监测部件中的网络电气信号和气体混合部件中的中央供气管路安装在同一个设备带内，从而极大程度上避免了供气失火的安全隐患，增加了系统的可靠性。
[0029]除此之外，如图3所示，各个笑气镇痛设备上还可以进一步设置有人机交互接口47 (HMI)，以供用户进行必要的设置；以及报警器48，用于在出现异常时进行报警。另外，各个笑气镇痛设备中的感测器及单片机等均采用小型化设计，使得整个笑气镇痛设备可悬挂于病人监护设备的设备带上方，或嵌入至病人监护设备内部，例如牙椅中。从而既节省了诊室空间，又方便医生操作。
[0030]另外，本发明中的笑气镇痛监控系统还可以进一步包括与无线路由器6相连的医院信息管理系统(HIS)(图未示)，该医院信息管理系统可通过设置在服务器上的管理软件来实现，通过该医院信息管理系统可以实现对医院内部的氧气/笑气消耗量、氧气/笑气剩余量进行统计，并根据统计结果确定出每个手术的耗材和费用信息，从而方便医院的电子化管理。另外，该医院信息管理系统既可以设置为一个独立的部件，并通过无线或有线方式与中央监控设备进行通信；或者，也可以将该医院信息管理系统集成在中央监控设备内部，直接由中央监控设备来实现该医院信息管理系统所具备的统一管理功能。
[0031]综上所述，本发明提供的笑气镇痛监控系统基于物联网来实现，其最大可支持127个节点，即能够同时支持127个笑气镇痛设备工作，大大超过口腔科或日间手术室的常规需求。并且，其中的中央监控设备和各个笑气镇痛设备之间基于WIFI数据通讯，因而不受物理位置的限制，使得整个系统具有良好的可扩展性。
[0032]而且，由于各个笑气镇痛设备统一管理并维护，因而节约了管理维护成本，且能够对医院内部的氧气/笑 气气源进行统一调配，从而避免了气源浪费等现象。该系统通过网络化的信息管理，将每个笑气镇痛装置节点的状态、使用信息集中到医院信息管理系统，方便对患者就医的管理和计费。本发明集气源管理、手术计价收费和设备状态监控等功能于一体，满足了现代医院对于建设基于笑气镇痛的舒适化医疗环境的需求。
[0033]另外，在本发明的笑气镇痛设备中，通过流量感测器、单片机、电磁阀组成闭环控制系统，对设定的混合气体流量和笑气浓度进行实时控制。并且，由基于电化学原理的氧气浓度传感器对混合气体中的氧浓度进行实时监测和显示。通过氧气浓度传感器的采样值判断输出的混合气体是否正常。其中，流量感测器和压力感测器均基于MEMS技术，其具有体积小、功耗低的特点；电磁阀采用小体积、高流量电磁比例阀，与手动调节方式相比，可实现流量的高精度控制。
[0034]本领域技术人员可以理解，虽然上述说明中，为便于理解，对方法的步骤采用了顺序性描述，但是应当指出，对于上述步骤的顺序并不作严格限制。
[0035]本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如:R0M/RAM、磁碟、光盘等。
[0036]还可以理解的是，附图或实施例中所示的装置结构仅仅是示意性的，表示逻辑结构。其中作为分离部件显示的模块可能是或者可能不是物理上分开的，作为模块显示的部件可能是或者可能不是物理模块。
[0037]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种笑气镇痛监控系统，其特征在于，包括:中央供气设备、中央监控设备以及多个笑气镇痛设备，其中， 所述中央供气设备包括:用于提供笑气气源的笑气钢瓶以及用于提供氧气气源的氧气钢瓶； 各个笑气镇痛设备分别与所述中央供气设备相连，用于根据所述中央供气设备提供的笑气和氧气实现镇痛； 所述中央监控设备与所述中央供气设备以及各个笑气镇痛设备分别相连，用于监控所述中央供气设备以及各个笑气镇痛设备的工作状态。
2.如权利要求1所述的笑气镇痛监控系统，其特征在于，所述中央供气设备进一步包括: 设置在所述笑气钢瓶的输出端处的笑气减压阀，以及设置在所述笑气减压阀的输出端的笑气压力传感器；以及， 设置在所述氧气钢瓶的输出端处的氧气减压阀，以及分别设置在所述氧气减压阀的输入端和所述氧气减压阀的输出端的第一氧气压力传感器和第二氧气压力传感器； 其中，各个笑气镇痛设备通过所述笑气减压阀以及所述氧气减压阀与所述中央供气设备相连，且所述笑气压力传感器、第一氧气压力传感器和第二氧气压力传感器的输出端进一步与所述中央监 控设备的输入端相连。
3.如权利要求2所述的笑气镇痛监控系统，其特征在于，所述中央供气设备进一步包括:设置在所述笑气钢瓶下方，用以称量所述笑气钢瓶质量的计量器，所述计量器的输出端进一步与所述中央监控设备的输入端相连。
4.如权利要求1所述的笑气镇痛监控系统，其特征在于，每个笑气镇痛设备进一步包括:用于将笑气和氧气进行混合的气体混合部件，以及用于对所述气体混合部件内部的气体压力、流量进行监测的电路监测部件。
5.如权利要求4所述的笑气镇痛监控系统，其特征在于，所述气体混合部件进一步包括: 用于从中央供气设备接收笑气的笑气通路； 用于从中央供气设备接收氧气的氧气通路；以及 与所述笑气通路的输出端和所述氧气通路的输出端分别相连的气体混合腔室。
6.如权利要求5所述的笑气镇痛监控系统，其特征在于，所述电路监测部件进一步包括: 设置在所述笑气通路内部的笑气压力感测器和笑气流量感测器，设置在所述氧气通路内部的氧气压力感测器和氧气流量感测器；设置在所述笑气通路输出端处的笑气电磁阀，设置在所述氧气通路输出端处的氧气电磁阀； 第一单片机控制电路，用于根据所述笑气压力感测器、氧气压力感测器、笑气流量感测器以及氧气流量感测器的输出结果，控制所述笑气电磁阀和/或所述氧气电磁阀的开合状态。
7.如权利要求6所述的笑气镇痛监控系统，其特征在于，所述电路监测部件进一步包括: 氧气浓度感测器，其设置在所述气体混合腔室内部；以及，第二单片机控制电路，用于在所述氧气浓度感测器的输出结果低于预设阈值时，关闭所述笑气电磁阀。
8.如权利要求7所述的笑气镇痛监控系统，其特征在于，所述第一单片机控制电路和所述第二单片机控制电路互为冗余配置，并且，所述第一单片机控制电路和/或所述第二单片机控制电路为ARM内核或51内核。
9.如权利要求4所述的笑气镇痛监控系统，其特征在于，各个笑气镇痛设备悬挂于各个病人监护设备上方，或者，各个笑气镇痛设备嵌入各个病人监护设备内部。
10.如权利要求1所述的笑气镇痛监控系统，其特征在于，各个笑气镇痛设备与所述中央监控设备之间通过无线通讯方式连接。
【文档编号】A61M16/01GK103800976SQ201410078893
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年3月5日 优先权日:2014年3月5日
【发明者】丁炯 申请人:杭州圣王医疗设备有限公司