一种医疗设备气压双重保护系统及方法与流程

本发明涉及医疗器械领域，特别涉及一种医疗设备气压双重保护系统及方法。

背景技术：

随着社会的不断进步与发展，以及人口结构的变化，医疗康复逐渐得到世人的关注与重视。而医疗器械便是医疗康复中非常重要的一部分，在现今很多医疗、康复等活动中都离不开医疗器械。在医疗器械中，很多设备都有使用气压控制，为了保障设备的安全使用，基本所有的设备都有一定的气路保护措施。

目前，现有的气压保护措施一般是控制器通过实时监测压力传感器信号，当气路异常时，压力传感器采集到的信号传送给单片机，单片机做出响应处理，从而让气路停止工作。这种通过气压传感器检测响应的系统，虽然很快，但是在医疗这种争分夺秒的事件中，当气路出现异常之后，系统才检测到信号，再发出警报或者关闭气体输送，这极有可能已经对患者造成了伤害。而且，单一的气路保护的可靠性不足，一旦压力传感器不能正常工作，或者程序异常时，系统就会失去对气路环路的监测及控制功能，此时压力大小便不可控制，对患者极有可能造成意外的伤害。

因此，设计一种可以提高气压异常处理的速度，并且具有双重气压保护的系统具有重大意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有的医疗设备的气控反应迟缓、可靠性不足等缺陷，提供一种医疗设备气压双重保护系统，该系统具有气压双重保护功能，而且第一重保护的反应速度远快于传统的气压保护措施。

本发明的另一目的在于提供一种医疗设备气压双重保护方法。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种医疗设备气压双重保护系统，包括单片机、气压控制电路、电路检测单元、气压控制开关、气压控制装置、气压输出装置、压力传感器、压力采集电路，其中单片机产生气压控制电路的信号源ui并传输至气压控制电路，气压控制电路输出一个电压控制源，所述电压控制源分为两路：一路经过气压控制开关到气压控制装置，作为气压控制装置的控制信号，实现气压大小的控制；另一路连到电路检测单元，当气压控制电路异常时，电路检测单元输出一个触发控制信号，触发气压控制开关，气压控制开关断开电压控制源，从而切断气压控制装置，实现气压保护功能；气压控制装置用于控制气压输出装置是否工作；单片机通过压力传感器、压力采集电路来判定气压输出装置的压力是否正常，判定异常时，输出保护信号至气压控制开关，控制气压控制开关断开，从而切断气压控制装置。

所述气压控制电路包括放大电路、积分电路、差分电路、pnp型管q1、电容c6，信号源ui通过放大电路放大后到达积分电路，积分后传输到pnp型管q1，经过pnp型管q1放大后再通过差分电路连接积分电路的一个同相输入端，构成一个闭环控制网络，电容c6的一端接地，另一端分别与差分电路、pnp型管q1连接且输出电压控制源。

所述气压控制电路还包括稳压二极管d1、电阻r3、电阻r4、电阻r6、电容c1、电容c3；

所述放大电路包括电阻r1、电阻r2、集成运放u1b，其中电阻r1的一端与集成运放u1b的反相输入端连接，另一端与集成运放u1b的输出端共同连接至积分电路；电阻r2的一端与集成运放u1b的反相输入端连接，另一端输入信号源ui；集成运放u1b的同相输入端接地；

所述积分电路包括电阻r5、电容c2、集成运放u2b，其中电阻r5的一端与集成运放u1b的输出端连接，另一端与集成运放u2b的反相输入端连接；电容c2的一端与集成运放u2b的反相输入端连接，另一端与集成运放u2b的输出端共同连接至稳压二极管d1的负极，稳压二极管d1的正极经过电阻r6后与pnp型管q1的基极连接；电阻r3的一端与稳压二极管d1的正极连接，另一端与pnp型管q1的发射极连接；电阻r4的一端与pnp型管q1的基极连接，另一端与pnp型管q1的发射极连接；电容c1、电容c3的一端分别与pnp型管q1的发射极连接，另一端分别接地；

所述差分电路包括电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r13、集成运放u3b，其中集成运放u3b的输出端与集成运放u2b的同相输入端连接，电阻r13的一端与集成运放u3b的反相输入端连接，另一端与集成运放u2b的同相输入端连接；电阻r8的一端与集成运放u3b的同相输入端连接，另一端接地；电阻r7的一端与集成运放u3b的同相输入端连接，另一端与pnp型管q1的集电极极连接；电阻r9的一端与pnp型管q1的集电极极连接，另一端与电容c6连接。

所述电路检测单元包括电阻r11、电阻r12、集成运放u4b，其中电阻r11的一端与气压控制电路相连，输入电压控制源，另一端集成运放u4b的同相输入端连接；电阻r12的一端与气压控制电路相连，另一端接地；集成运放u4b的反相输入端与集成运放u4b的输出端连接，集成运放u4b的输出端与气压控制开关连接。

所述气压控制开关包括电阻r18、npn型管q2、稳压二极管d2、继电器，其中电阻r18的一端与电路检测单元连接，另一端与npn型管q2的基极连接；npn型管q2的发射极接地，集电极通过稳压二极管d2与继电器连接；继电器与气压控制装置连接。

所述压力采集电路包括电阻r15、电阻r16、电阻r17、电容c8、电容c9、集成运放u5b，其中电容c8的一端与单片机连接，另一端接地；电阻r15的一端与单片机连接，另一端与集成运放u5b输出端连接；集成运放u5b输出端与同相输入端连接，集成运放u5b的反相输入端通过电阻r16与压力传感器连接；电阻r17、电容c9的一端分别与集成运放u5b的反相输入端连接，另一端分别接地。

所述气压控制装置包括电磁阀、气泵、比例阀。

所述气压输出装置包括气压冲击波手柄、气囊、气袋。

本发明的另一目的通过以下的技术方案实现：

一种医疗设备气压双重保护方法，包含以下步骤：

单片机产生气压控制电路的信号源ui并传输至气压控制电路，气压控制电路输出一个电压控制源；

电压控制源分为两路：一路经过气压控制开关到气压控制装置，作为气压控制装置的控制信号，实现气压大小的控制；另一路连到电路检测单元，当气压控制电路异常时，电路检测单元输出一个触发控制信号，触发气压控制开关，气压控制开关断开电压控制源，从而切断气压控制装置，实现气压保护功能；气压控制装置用于控制气压输出装置是否工作；

单片机通过压力传感器、压力采集电路来判定气压输出装置的压力是否正常，判定异常时，输出保护信号至气压控制开关，控制气压控制开关断开，从而切断气压控制装置。

所述单片机产生气压控制电路的信号源ui，是通过以下方式完成的：单片机产生的pwm值通过低通滤波或dac转换产生气压控制电路的信号源ui。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明的电路检测装置对气压出现异常时的反应更加迅速、及时，并且增加了一重气压保护功能，增加电路检测模块，达到保护气压的功能。

2、根据以上技术的实现，本发明降低了患者受意外伤害的风险，更能够满足医疗设备的安全使用需求，具有更安全的保障。

3、本发明电路检测单元、气压控制开关、气压控制装置构成第一重保护；压力传感器、压力采集电路、单片机、气压控制开关、气压控制装置构成第二重保护。实际上本发明的双重保护并未作严格的先后区分，而是双重保护同时在起作用，只不过往往引起气路异常的大部分原因是控制电路异常引发的，所以电路检测单元、气压控制开关、气压控制装置组成的保护方案往往能够更快地响应，所以称之为第一重保护；而气路异常被压力传感器侦测到往往具有滞后性，所以称之为第二重保护。如果气压的变化足够快，第二重保护也有可能变成第一重保护，或者第一重保护和第二重保护同时启动。

附图说明

图1为本发明所述一种医疗设备气压双重保护系统的结构示意图。

图2为本发明所述一种医疗设备气压双重保护系统的电路图。

图3为本发明所述气压控制电路的电路图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1，一种医疗设备气压双重保护系统，包括单片机、气压控制电路、电路检测单元、气压控制开关、气压控制装置、气压输出装置、压力传感器、压力采集电路，其中单片机产生气压控制电路的信号源ui并传输至气压控制电路，气压控制电路输出一个电压控制源，所述电压控制源分为两路：一路经过气压控制开关到气压控制装置，作为气压控制装置的控制信号，实现气压大小的控制；另一路连到电路检测单元，当气压控制电路异常时，电路检测单元输出一个触发控制信号，触发气压控制开关，气压控制开关断开电压控制源，从而切断气压控制装置，实现气压保护功能；气压控制装置用于控制气压输出装置是否工作；单片机通过压力传感器、压力采集电路来判定气压输出装置的压力是否正常，判定异常时，输出保护信号至气压控制开关，控制气压控制开关断开，从而切断气压控制装置。

所述气压控制电路包括放大电路、积分电路、差分电路、pnp型管q1、电容c6，信号源ui通过放大电路放大后到达积分电路，积分后传输到pnp型管q1，经过pnp型管q1放大后再通过差分电路连接积分电路的一个同相输入端，构成一个闭环控制网络，电容c6的一端接地，另一端分别与差分电路、pnp型管q1连接且输出电压控制源。

如图3，所述气压控制电路还包括稳压二极管d1、电阻r3、电阻r4、电阻r6、电容c1、电容c3；

所述放大电路包括电阻r1、电阻r2、集成运放u1b，其中电阻r1的一端与集成运放u1b的反相输入端连接，另一端与集成运放u1b的输出端共同连接至积分电路；电阻r2的一端与集成运放u1b的反相输入端连接，另一端输入信号源ui；集成运放u1b的同相输入端接地；集成运放u1b的型号为lm358m；

所述积分电路包括电阻r5、电容c2、集成运放u2b，其中电阻r5的一端与集成运放u1b的输出端连接，另一端与集成运放u2b的反相输入端连接；电容c2的一端与集成运放u2b的反相输入端连接，另一端与集成运放u2b的输出端共同连接至稳压二极管d1的负极，稳压二极管d1的正极经过电阻r6后与pnp型管q1的基极连接；电阻r3的一端与稳压二极管d1的正极连接，另一端与pnp型管q1的发射极连接；电阻r4的一端与pnp型管q1的基极连接，另一端与pnp型管q1的发射极连接；电容c1、电容c3的一端分别与pnp型管q1的发射极连接，另一端分别接地；

所述差分电路包括电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r13、集成运放u3b，其中集成运放u3b的输出端与集成运放u2b的同相输入端连接，电阻r13的一端与集成运放u3b的反相输入端连接，另一端与集成运放u2b的同相输入端连接；电阻r8的一端与集成运放u3b的同相输入端连接，另一端接地；电阻r7的一端与集成运放u3b的同相输入端连接，另一端与pnp型管q1的集电极极连接；电阻r9的一端与pnp型管q1的集电极极连接，另一端与电容c6连接。

如图2，所述电路检测单元包括电阻r11、电阻r12、集成运放u4b，其中电阻r11的一端与气压控制电路相连，输入电压控制源，另一端集成运放u4b的同相输入端连接；电阻r12的一端与气压控制电路相连，另一端接地；集成运放u4b的反相输入端与集成运放u4b的输出端连接，集成运放u4b的输出端与气压控制开关连接。

如图2，所述气压控制开关包括电阻r18、npn型管q2、稳压二极管d2、继电器，其中电阻r18的一端与电路检测单元连接，另一端与npn型管q2的基极连接；npn型管q2的发射极接地，集电极通过稳压二极管d2与继电器连接；继电器与气压控制装置连接。

如图2，所述压力采集电路包括电阻r15、电阻r16、电阻r17、电容c8、电容c9、集成运放u5b，其中电容c8的一端与单片机连接，另一端接地；电阻r15的一端与单片机连接，另一端与集成运放u5b输出端连接；集成运放u5b输出端与同相输入端连接，集成运放u5b的反相输入端通过电阻r16与压力传感器连接；压力传感器设置在气压输出装置之中或者附件，用于监测气压输出装置的气压大小；电阻r17、电容c9的一端分别与集成运放u5b的反相输入端连接，另一端分别接地。

所述气压控制装置包括电磁阀、气泵、比例阀等。

所述气压输出装置包括气压冲击波手柄、气囊、气袋。

一种医疗设备气压双重保护方法，包含以下步骤：

单片机产生的pwm值通过低通滤波或dac转换产生气压控制电路的信号源ui。气压控制电路中信号源ui通过放大电路放大后到达积分电路，积分后到放大管q1，q1放大后通过差分电路，再连到u2b，构成一个闭环控制网络，c6+端输出一个跟u2b第6p镜像电压；从而输出一个精准的电压控制源。

电压控制源分为两路：一路经过继电器开关到气压控制装置，作为气压控制装置的控制信号，实现气压大小的控制；另一路连到第一重保护电路检测模块，当气压控制电路异常时，电路检测模块输出一个触发控制信号，触发继电器，继电器断开电压控制源，从而切断气压控制装置，实现气压保护功能。

当第一重保护失效时，第二重保护动作：通过压力传感器气压采集电路，单片机通过adc，判定气压异常，输出控制保护信号：第二重保护控制信号。第二重保护控制信号连到r19,r19再连到q2。当第二重保护控制信号变高时，也可以控制继电器断开，从而切断气压控制装置，实现气压保护功能。从而实现气压的双重保护功能。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。