具有备用机械流量控制功能的流量控制系统和方法
【专利摘要】本发明公开了一种流量控制系统和方法。流量控制系统包括第一流量选择器，用于供用户选择来自第一流体源的第一流体的流量；第一编码器，获取第一流量选择器输出的流量选择信号并对其进行电子编码；第一控制器，其根据第一编码器编码后的流量选择信号生成相应的控制信号，并将该控制信号传输至第一电子式流量控制阀以控制流经第一电子式流量控制阀的第一流体具有用户所选择的流量；第一耦合装置，用于控制第一流量选择器在第一编码器和第一控制器其中至少之一处于手动模式下时与第一机械式流量控制阀产生机械耦合，以使得用户能通过第一流量选择器对流经第一机械式流量控制阀的第一流体进行流量控制。本发明的流量控制系统具有较高的易用性。
【专利说明】具有备用机械流量控制功能的流量控制系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种流量控制系统和流量控制方法，特别涉及一种可应用于医用麻醉呼吸系统中的具有机械备用流量控制功能的流量控制系统和方法。
【背景技术】
[0002]麻醉机必须准确可靠地控制患者的通气量。现有麻醉气体输送系统中，医师在不同情况下可以通过电控式或机械式控制其中输送的新鲜气体如氧气、笑气和空气的流量。机械式的控制通常都是依靠机械式旋钮针阀来调整通气量。而电控式通常采用全电子式流量计，可以通过设定某一个具体的数值然后由系统自动完成流量的控制。全电子式流量计使得麻醉机气体流量控制更精确、更便捷，同时友好的操作界面也广受用户欢迎。但是全电子式流量计也有一些缺点，比如它对电源的依赖性，必须依靠电才可以起作用；另外，复杂的系统结构也使得全电子流量计的失效率升高。因此，有必要在装备全电子流量计的麻醉机上保留传统的机械式旋钮针阀作为备用，当系统断电或全电子流量计失效时保证气体流量依然准确可调。然而，现有的作为备用的机械式控制模块，与电子式流量控制系统完全分离，导致麻醉机操作控制面板上按键或者操作部件较多，不便于医生操作，并可能一定程度引起不必要的误操作。此外，已有的备用机械式针阀只用于控制氧气的流量。因此现有技术中麻醉机的流量控制操作易用性有待提高。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的主要技术问题是麻醉机流量控制系统和方法易用性较差，提供一种具有较高易用性的流量控制系统和方法。
[0004]为解决上述技术问题，本发明提供一种流量控制系统，其包括:机械式流量控制阀，用于选择性的让来自第一流体源的第一流体通过；电子式流量控制阀，用于选择性的让来自所述第一流体源的第一流`体通过；转换阀系统，其在流量控制系统处于电控模式下时阻止第一流体流向机械式流量控制阀并允许第一流体流经电子式流量控制阀，当流量控制系统处于手动模式下时，转换阀系统阻止第一流体流向电子式流量控制阀并允许第一流体流经机械式流量控制阀；流量选择器，供用户对第一流体进行流量选择操作；编码器，其接收通过流量选择器输出的流量选择信号并对其进行电子编码；控制器，其根据编码器编码后的流量选择信号生成相应的控制信号，并将该控制信号传输至电子式流量控制阀以控制流经电子式流量控制阀的第一流体具有用户所选择的流量；耦合装置，用于控制流量选择器在手动模式下与机械式流量控制阀产生机械耦合，以使得用户能通过流量选择器对流经机械式流量控制阀的第一流体进行流量控制。
[0005]为解决上述技术问题，本发明还提供一种流量控制系统，其包括:第一流量选择器，用于供用户选择来自第一流体源的第一流体的流量；第一编码器，获取第一流量选择器输出的流量选择信号并对其进行电子编码；第一控制器，其根据第一编码器编码后的流量选择信号生成相应的控制信号，并将该控制信号传输至第一电子式流量控制阀以控制流经第一电子式流量控制阀的第一流体具有用户所选择的流量；第一耦合装置，用于控制第一流量选择器在第一编码器和第一控制器其中至少之一处于手动模式下时与第一机械式流量控制阀产生机械耦合，以使得用户能通过第一流量选择器对流经第一机械式流量控制阀的第一流体进行流量控制。
[0006]本发明还提供一种流量控制方法，其包括:接收用户通过流量选择器输出的流量选择信号；将所接收到的流量选择信号编码为对应的电子信号；通过控制器接收编码后的代表流量选择信号的电子信号并生成对应的控制信号，将该控制信号传输至电子式流量控制阀以控制流体以用户所选的流量流经电子式流量控制阀；根据所接收到的系统进入手动模式的信号，耦合装置将流量选择器机械式耦合至机械式流量控制阀，以使得用户能通过流量选择器对流经机械式流量控制阀的流体进行流量控制。
[0007]本发明的有益效果是:流量控制系统同时配备了机械式流量控制模块和电子式流量控制模块，分别通过两个模块中的机械式流量控制阀和电子式流量控制阀来控制通过阀的流体，并且共用流量选择器，如此提供给用户的流量操作界面更为简单易用，用户不需要关心系统内部的构造如何，减少操作干扰，其用户界面更为友好；系统内部通过耦合器、转换阀系统的配合控制流量选择系统在不同的工作模式下，比如电控模式和手动模式下自动选择相应的电子式或机械式流量控制方式，使得采用该流量控制系统或方法的流体传输系统(如麻醉机)在各种环境中能够可靠持续的运行，保障病人的安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本发明一种实施方式的麻醉机的立体结构示意图；
[0009]图2是与图1类似的另一种实施方式的麻醉机的局部放大示意图；
[0010]图3是本发明一种麻醉传输系统的流量控制系统的示意图；
[0011]图4是本发明另一种麻醉传输系统的流量控制系统的示意图；
[0012]图5是本发明一种实施方式的流量控制方法的流程示意图，该方法工作于电控模式下；
[0013]图6是本发明一种实施方式的流量控制方法的流程示意图，该方法工作于手动模式下。
【具体实施方式】
[0014]现有麻醉气体输送系统中，医师在不同情况下可以通过电控式流量控制系统或机械式流量控制系统控制其中输送的新鲜气体如氧气、笑气和空气形成的混合气体的流量。各种实施方式中，处于电控模式时，一个或多个流量选择器(如旋钮)用于进行电子式选择气体流量。麻醉气体输送系统还可以包括备用的机械式控制设备，用于在未通电状态时控制一路或多路气体的流量。一种实施方式中，三路选择阀、和/或常开阀和常闭阀的组合用于可选择地允许来自电子式比例阀或机械式操作针阀的气体流动。比如在手动模式下，常开阀开启(常闭阀关闭)从而引导来自气体源的气体流向机械式流量控制阀，从而医生通过流量选择器输出的流量选择信号可以传递到诸如针阀一类的机械式流量控制阀，实现流量的机械式调节。当系统处于电控模式下时，常开阀关闭(常闭阀开启)从而引导来自气体源的气体流向电子式流量控制阀，从而医生通过流量选择器输出的流量选择信号可以传递到诸如比例阀一类的电子式流量控制阀，实现流量的电子式调节。
[0015]医生或用户可以通过旋钮等流量调节器调节麻醉传输系统中各路气体的流量。在电控模式下，可通过旋转编码器之类的编码器将通过旋钮获得的手动流量调节信号进行电子编码，编码后的调节信号传送给控制器，控制器则输出相应的控制信号控制电子比例阀做相应的调节以控制气体流量达到调节的目标值。
[0016]通过一个耦合装置，比如一个离合器，可以在麻醉机处于电控模式下时控制旋钮与机械式运作的针阀分离，以阻止通过旋钮输出的调节信号传递到针阀从而引起错误的流量调节结果。相反的，当系统处于手动模式下时，离合器可以控制针阀与旋钮衔接，从而允许通过旋钮输出的调节信号传递到针阀，以实现手动模式下的流量调节功能。与实现此功能相配合的还有常开阀与常闭阀的组合，比如在手动模式下，常开阀开启从而允许气体从与该常开阀连接的针阀通过，同时常闭阀关闭而阻止气体从与该常闭阀连接的电子比例阀通过。
[0017]在一些实施方式中，某个单独的针阀可以在麻醉机处于通电情况下被电控驱动，而在掉电情况下被手动机械式操控。麻醉机/麻醉传输系统所采用的气体种类、气体数量和使用方式都可以根据需要灵活设置，不局限于某个/某些实施方式中所述的例子。另外，气体以外的其他流体，比如液体也可以采用本发明各种实施所描述的流量控制系统。
[0018]麻醉气体输送过程中对气体采用电子式流量控制虽有用，但还需要提供机械式的控制作为备用。例如，系统失电时，麻醉气体输送过程在失电时仍需要继续供给气体。一些实施方式中，在麻醉气体输送过程中，使用电子式控制设备如微调旋钮以及编码器可以方便地对一路或多路气体的流量进行电子式调整。当发生失电或电源不可用时，可使用独立的备用旋钮。在这些实施方式中，医师需要启用备用旋钮，将机器从电控式切换为手动模式，和/或在切换到手动模式前确保将机械式旋钮设置为需要的状态。
[0019]在危急医疗过程中输送麻醉气体时发生失电将造成混乱。医师在看到用于控制同一种气体出现两套旋钮时，可能会觉得不便和/或感到困扰。本申请的各种实施方式中，当流体流量控制系统处于电控`模式时，流量选择器如旋钮为电控式的，此时备用的流量选择器为缩回状态或者为不可用。在未通电状态下，或者医师选择启用备用系统时，备用的流量选择器弹出或是为可用。
[0020]转向阀设备、机械式操作阀、电子式操作阀、控制器、编码器、流量选择器和/或本申请描述的其它组件的数目根据可用气体(或液体)的数目而定。在各种麻醉气体输送系统中，可以单独对氧气、笑气和/或空气的每一路气体进行控制和/或按比例地对每一路气体进行控制。为输送麻醉剂，可采用蒸发器并混合一路或多路气体使用。
[0021]在一些【具体实施方式】中，用户可以对传送到病人的氧气和空气的混合气体的流量进行调节，用户也可以对输送给病人的氧气和笑气的流量进行调节，亦或者还可以对输送给病人的氧气、笑气和空气的流量进行调节。具体控制何种气体的流量可以由用户在一定范围内进行选择。无论用户对流量如何调节，输送给病人的气体必须是含氧量安全的。比如在默认模式下，系统可以通过一个氧气比率控制器(Oxygen Ratio Controller, 0RC)来保证输送给病人的氧气总量。
[0022]在某些实施方式中，根据麻醉机是否处于正常通电工作状态，通过麻醉机内的转换阀系统可以将气体从气体源导向机械式流量控制阀或者电子式流量控制阀。机械式流量控制阀可以是针阀，电子式流量控制阀可以是比例阀。在两种工作模式下，用户/医生都可以通过旋钮等流量选择器来调节气体流量。
[0023]如果麻醉系统处于电控模式，通过流量选择器输出的调节信号可以被电子编码后传输到控制器。控制器则根据接收到的编码后的调节信号输出对应的控制信号到电子比例阀以实现对应的流量控制。当麻醉系统处于电控模式下时，离合器之类的耦合装置可以将流量选择器与机械针阀分离，从而阻止通过流量选择器控制针阀产生调节动作。
[0024]当麻醉系统处于手动模式下，离合器可以使得流量选择器与针阀耦合，从而使得通过流量选择器输出的调节信号可以直接机械式传递到针阀，从而控制针阀对应的开合程度而到达所想要的气体流量。
[0025]在各种实施方式中，转换阀系统可以由常开阀和常闭阀组成，可以控制气体在选定的操作模式下流向对应的机械式针阀或电子比例阀其中之一的阀组件，同时阻止气体流向另外一阀组件。转换阀系统还可以通过其他各种可行的方式来实现，比如通过三通阀来替代常开阀和常闭阀构成的组合。
[0026]在某些实施方式中，转换阀系统还可以省略掉。例如，在一个手动模式和电控模式下均通过针阀来调节流量的麻醉系统中，当麻醉系统工作在手动模式下的时候，流量选择器直接与针阀耦合从而以机械手动方式控制针阀，实现对流经针阀的气体的流量控制，而在电控模式下时，通过流量选择器输出的调节信号被编码器电子编码后送往电子控制部件，电子控制部件根据编码后的调节信号输出相应的控制信号到与针阀相连的步进电机，通过控制步进电机的运转实现对针阀的控制从而对流经针阀的气体的流量进行相应的控制。在该实施方式中，针阀在手动模式下作为机械式流量控制阀，而在电控模式下，针阀与步进电机配合即可作为电子流量控制阀。在其他实施方式中，当系统处理电控模式下时，可以通过控制离合器等耦合装置将流量选择器(比如旋钮)从针阀脱离，从而切断流量选择器与针阀之间的直接机械联动关系。而当系统处于手动模式时，诸如离合器一类的耦合装置可以使通过编码器与流量选择器相连的步进电机切断与针阀的连接。如此，在不同操作模式下，通过流量选择器输出的调节信号可以通过内部相应选中的控制通路传递到针阀。
[0027]在不同实施方式中，流量选择器可以是各种形式的旋钮、按钮、可旋转的制动机构、滑块，以及其他各种形式的模拟或数字选择元件。控制器或者控制系统可以是硬件、固件、软件或者任意的结合。比如控制器可以是FPGA的形式。在一些实施方式中，产生或者传输用于调节电子流量控制阀的控制信号的控制器可以与流量控制系统中其他的电子部件分开设置或者独立设置，这些其他电子部件包括微处理器、与显示屏或触摸屏或数据存储或数据连通等相关的电子部件。通过将电子流量控制部分的电子元件与系统中其他电子元件分开设置，或者以硬件的形式代替软件形式来实现流量控制，可以提高麻醉传输系统的整体可靠性。
[0028]本发明的各个实施方式是以气体流量控制为实施例来对技术方案进行详细描述的，但本发明的各种实施方式以及产生于此的适应性修改均可应用于其他流体控制系统，比如应用在液体流量控制系统中。实施方式中所例举的气体流量控制系统中的受控气体，比如氧气、笑气、空气等，也是为了详细说明目的所做举的具体例子。
[0029]一些业界常用基础设备可以用于本文公开的实施例中，以配合实现控制、数据存储等功能，例如:通用计算机、计算机程序工具和技术、数字存储媒介和通信网络等。计算机可以包括处理器，例如微处理器、微控制器、逻辑电路等等。处理器可以包括专用处理装置，例如专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、PAL、可编程阵列逻辑(Programmable Logic Array, PLA)、可编程逻辑电路(Programmable Logic Device,PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array)或其他定制的或可编程设备。计算机也可以包括计算机可读存储设备，例如非易失性存储器、静态RAM、动态RAM、ROM、CD-ROM,磁盘、磁带、磁的、光学的、闪存、或其他计算机可读存储介质。[0030]以下结合附图对本发明的各种实施方式进行描述，其中不同实施方式中类似元件采用了先关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本发明能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本发明相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本发明的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
[0031]请参看图1，是本发明一种实施方式的麻醉机的立体结构示意图。该麻醉机100配置了电子气体流量控制模块，并集成了备用的机械流量控制模块。如图所示，该麻醉机包括呼吸系统130、麻醉蒸发器140以及/或者其他麻醉传输系统所需的元件。麻醉机100可以包括推车110，便于麻醉机的移动和提高可用性。电子显示装置120用于显示流量信息和/或麻醉传输过程相关的信息，以便医生查看。电子显示装置120可以配置触摸屏幕，医生通过触摸屏幕可以进行流量选择操作，比如通过屏幕上的电子按钮来实现旋钮式的流量选择器。
[0032]如图所示，本实施方式中麻醉机包括三个流量选择器150，以旋钮的形式设置在麻醉机100的机身上。当麻醉机100处于电控模式时，通过调节/旋转流量选择器150能以电子模式对应的控制系统中三种气体的流量。类似的，在手动模式下，通过流量选择器150也能以机械控制方式调节三种气体的流量，这取决于系统内部流量调节系统结构的设计，即在麻醉机的不同工作模式下，系统自动切换到对应的流量控制路径，而提供给医生操作的选择器则是两种模式下通用/共用的，因此医生可以不用操心麻醉机处于何种工作模式就能方便的对气体流量进行调节。
[0033]图2是与图1类似的另一种实施方式的麻醉机的局部放大示意图。该麻醉机200在机身的操作界面部位包括三个电子流量选择器旋钮250、251及252。这三个旋钮同时也作为手动模式下调节气体流量的选择器。通过一个显示器275可以将与病人相关或者从病人端检测到的生理参数等测量数据进行实时显示，以提供给医生查看。显示器275可以装备一个触摸屏或者本身即是触摸屏，用于通过这种触摸屏显示装置输入对麻醉系统/麻醉机200的控制。在一个具体实施例中，流量选择器旋钮250、251、252可分别用于控制氧气、笑气、空气的流量。用户/医生可通过旋转相应一个或多个旋钮控制麻醉系统中一种或者多种气体的流量。
[0034]流量指示器260可以直观的显示被调节气体的当前流量，即通过旋钮所选定的流量，如图所示，该实施方式中的麻醉机200为每一种气体或者每一个流量选择器旋钮250、251、252都分别配置了对应的流量指示器。流量指示器260可以是电子形式的，也可以是机械形式的，还可以是随着麻醉机工作模式切换对应的自动切换形式的指示器，比如，在一个实施方式中，流量指示器260在电控模式下以电子显示形式或者电子增强形式指示被调节气体的流量，而在手动模式下以机械形式指示被调节气体的流量。
[0035]虽然图示及对应的实施方式描述中显示了麻醉机200带有三个流量选择器旋钮250、251、252，但是可以理解，更多或者更少数量的旋钮都是可以根据需要而设定的，比如I个、2个、3个、4个，N个，等等。所调节的对象也不限于三种气体，可以更多或者更少，还可以控制气体以外的其他流体。虽然图中显示了一个旋钮对应调节一种气体的流量，但是在某些实施方式中，也可以通过一个以上的旋钮对某种气体进行流量调节，或者通过内部机械结构的复用/切换设计，一个旋钮可以用于调节多种气体的流量。
[0036]本发明的气流控制系统，或称气体流量控制系统、流体控制系统、流体流量控制系统、流量控制系统，可应用于各种需要气流控制的机器、设备中，并不局限应用于麻醉机。在以麻醉机为例所做的描述中，可以将来自麻醉蒸发器的麻醉蒸汽注入一种以上的被控/调节气体形成的混合气体中，形成的混合物在系统控制下送往病人端。
[0037]请参看图3，是本发明一种麻醉传输系统的控制系统示意图。该麻醉传输系统300可用于以电子方式控制麻醉传输气体中传输的气体，比如氧气、笑气和空气。同时该系统还具备备用的在手动模式下运行的流量控制特征。所述麻醉传输系统300包括三个旋钮301、302、303。其中第一旋钮301可用于控制第一气体341的流量；第二旋钮302可用于控制第二气体342的流量；第三旋钮303可用于控制第三气体343的流量。如图所示，第一气体
341、第二气体342、第三气体343可以分别为氧气(02)、笑气(N20)、空气(Air)。
[0038]在电控模式下，比如正常通电使用麻醉机的情况下，医生选择或者机器默认使用电控模式，此时麻醉传输系统300可以利用通电时正常运行的控制器305来实现对气体流量的控制。通过控制器305可实施各种功能，与气体电子控制系统的配合进行气体流量控制，接收用户从各种外围设备输入的信号，以及输出显示信号到显示装置，显示信号主要是病人监测数据，可供医生(用户)或者病人查看情况。气体的电子控制系统可以通过硬件、固件或者软件以及其组合来`实现，还可以与麻醉传输系统300中的其他控制部件相分离或者相互独立设置。
[0039]在电控模式下，麻醉传输系统300还可以利用一个触摸平板306接收用户(医生、病人等)的信号输入。麻醉传输系统300也可以在电控模式下使用一个装配了触摸屏308的显示器307来显示信息和接收信号输入。系统可允许用户控制输入到病人的麻醉气体总量。
[0040]在电控模式下，通过旋钮301、302、303输入的调节信号被配套的编码器311、312、313分别电子编码后输出到控制器305。控制器305将接收到的经编码的调节信号分别对应输出给电子比例阀371、372、373，从而相应控制与其对应的第一气体341、第二气体342、第三气体343。
[0041]在电控模式下，常闭阀361、362、363均开启，从而第一气体341、第二气体342、第三气体343可以分别通过与其对应的常闭阀流向对应的电子比例阀371、372、373。而此时常开阀351、352、353均关闭，以防止第一气体341、第二气体342、第三气体343通过机械针阀331、332、333流出。离合器321、322、323分别使旋钮301,302,303与对应的针阀331、332,333脱离，从而防止用户对旋钮的调节操作传递到针阀。即通过上述的系统结构，保证在系统处于电控模式下时只有电子控制那一条线路是信号畅通的。第一气体341、第二气体342、第三气体343通过开启的常闭开关361、362、363流经电子比例阀371、372、373，其流量分别由旋钮301、302、303输出的调节信号控制。
[0042]一旦系统供电停止或者发生故障，或者用户选择用手动模式操作麻醉传输系统，仍然通过旋钮301、302、303操作可以控制第一气体341、第二气体342、第三气体343的流量，但是系统内的控制方式切换为机械式控制。在手动控制模式下，控制器305、触摸平板306、显示器307、触摸屏308、编码器311、312、313或不可用。
[0043]在配备有备用的机械式气体控制系统的麻醉机中，无论系统正常供电或者发生供电故障，都可以通过旋钮301、302、303持续不间断的对气体流量进行调节，以保证整个系统的正常运作。其中旋钮设计为可选择性的控制电子比例阀或者针阀，当然也可以为其分别配置一套旋钮分开控制。下面介绍一下手动控制模式下流量控制的过程。手动控制模式下，常闭阀361、362、363保持关闭，而常开阀351、352、353保持开启，从而使得第一气体
341、第二气体342、第三气体343流向机械控制式的针阀331、332、333。离合器321、322、323使得旋钮301、302、303分别与其对应的针阀331、332、333衔接，从而将通过旋钮操作输出的调节信号传递到针阀，直接控制针阀以控制流经针阀的气体。
[0044]无论麻醉传输系统处于电控模式或者手动控制模式，第一气体341、第二气体
342、第三气体343可分别由对应的流量计381、382、383进行流量测量。止回阀395、396、397分别用于防止三路气体的回流。在三路气体交汇处，通过一个总流量计398来测量三路气体混合后形成的混合气体的流量。麻醉传输系统300中还可以包括蒸发器399，用于将麻醉剂蒸发成气体后混入前述的混合气体中，一并输送给病人。图中所示蒸发器399中的气体在总流量计398后混入 混合气体中，这里由氧气与平衡气体混合而成的混合气体也可以称为新鲜气体，在此基础上加入麻醉剂蒸汽形成气体混合物，后面为方便描述，没有对此进行严格区分，混合气体即可代表不含来自麻醉蒸发器的麻醉剂蒸汽的混合气体，也可以代表含有来自麻醉蒸发器的麻醉剂蒸汽的混合气体。
[0045]请参看图4，是本发明另一种实施方式的麻醉传输系统的控制系统示意图。该麻醉传输系统400的电子控制系统利用步进电机控制氧气441、笑气442、空气443。该麻醉传输系统400包括的步进电机451、452、453，用于与机械致动的针阀431、432、433配合实现类似电子比例阀的功能。无论麻醉传输系统400是处于电控模式还是手动控制模式，第一旋钮401、第二旋钮402、第三旋钮403都可以分别用于控制氧气441、笑气442、空气443的流量。当用户想要调节任意一路气体的流量或者总流量时，只要旋转相应的旋钮即可。
[0046]在电控模式下，麻醉传输系统400通过控制器405来实现气体的流量控制或者其他流体的流量控制。通过控制器405可用于实现与气体电子控制相关的各种功能。比如接收用户从各种外围设备输入的控制信号或者调节信号，以及输出显示信号到显示装置，显示信号主要是病人监测数据，可供医生(用户)或者病人查看生理检测情况。麻醉传输系统400还可以利用一个触摸平板406接收用户(医生、病人等)的信号输入。麻醉传输系统400也可以在电控模式下使用显示器407和/或触摸屏408来显示信息和接收信号输入。系统可允许用户控制输入到病人的麻醉总量气体的电子控制系统可以通过硬件、固件或者软件以及其组合来实现，还可以与麻醉传输系统400中的其他控制部件相分离设置。
[0047]在电控模式下，通过旋钮401、402、403输入的流量调节信号被配套的编码器411、412,413分别电子编码后输出到控制器405。控制器405将接收到的经编码的调节信号分别输出给一个或以上的步进电机451、452、453。步进电机451、452、453调整针阀431、432、433从而相应控制氧气441、笑气442、空气443的流量。
[0048]在电控模式下，举例来说，当用户手动调节旋钮401时，输出的流量调节信号被编码器411进行电子编码。随后，控制器405根据接收到的电子编码后的调节信号输出相应的控制信号到步进电机451，从而驱动步进电机451按照流量调节信号调节针阀431，进而调节通过该针阀的氧气441的流量。离合器421、422、423在电控模式下将旋钮401、402、403脱离对应的针阀431、432、433，以防止旋钮的调节操作直接传递到各自对应的针阀引起操作混乱。
[0049]在手动控制模式下，或者系统供电停止或发生故障，控制器405、触摸平板406、显示器407、触摸屏408或编码器411、412、413或者/和步进电机451、452、453等电子部件都不可用或产生发生故障。此时旋钮401、402、403仍可不间断的用于氧气441、笑气442、空气443的流量调节，即其仍然可响应于用户操作对气体流量进行调节，只是此时的调节是通过系统内部的机械调节结构完成的。具体的，此时系统切换到手动控制模式下，离合器421、422、423将旋钮401、402、403分别与对应的针阀431、432、433衔接，从而用户对旋钮401、402、403的调节操作直接传递到对应的针阀431、432、433，进而控制流经针阀的对应气体的流量，比如氧气441、笑气442、空气443。
[0050]在某些实施方式中，离合器421、422、423还可以控制步进电机451、452、453脱离针阀431、432、433，比如手动控制模式下。在某些实施方式中，还可以进一步包括转向阀或其组合，用于根据系统的当前工作模式将气流引导至不同的阀。
[0051]无论麻醉传输系统400处于电控模式或者手动控制模式,氧气441、笑气442、空气443可分别由对应的流量计481、482、483进行流量测量。流量可通过显示器407进行电子式显示，或者通过机械式流量管进行显示。止回阀495、496、497分别用于防止三路气体的回流。在三路气体交汇处，通过一个总流量计498来测量三路气体混合后形成的混合气体的流量。麻醉传输系统400中`还可以包括蒸发器499，用于将麻醉剂蒸发成气体后混入前述的混合气体中，一并输送给病人。
[0052]请参看图5，是本发明一种实施方式的电子流量控制方法的流程示意图。该电子流量控制方法500代表的是麻醉机在电控模式下的流量控制方法。该方法可以包括以下几个步骤。
[0053]步骤510:接收用户通过流量选择器所选择的流体流量信号。流程的启动或者开始响应于用户的操作，即用户(医生)通过流量选择器，例如旋钮、滑块、按钮、触摸屏、开关等机械式信号输入单元或电子信号输入单元完成用户操作层面上的流量信号选择，即通过流量选择器完成对系统内某个流体或者某些流体的流量的控制。
[0054]步骤520:将所述流体流量信号通过编码器编码为对应的电子信号。系统通过编码器将用户所选择的流量信号转换为对应的电信号，以便后续的处理。
[0055]步骤530:将根据编码后的流量信号获得的控制信号传输到电子控制比例阀。编码后的流量信号被控制器接收识别后，控制器输出对应的用于控制流量控制执行部件(即电子控制比例阀)的控制信号。
[0056]步骤540:根据所述控制信号控制流体以所选择的流量通过电子控制比例阀。电子控制比例阀接收到控制信号后即执行流量调节动作，使得流经该阀的流体受到阀的约束，因此获得用户想要的流量。
[0057]在电控模式下，流量控制系统可以以电子方式控制流体的流量。与流体流量相关的输入、输出、电子显示、信息图表可呈现给医生查看。呈现方式可以是电子式显示为主。当系统进入手动模式或者系统中电子部件出现故障时，麻醉传输系统中的备用手动流量控制系统自动启用，该手动流量控制系统在不通电情况下可以正常运转，并且其与电子流量控制系统可以共用同一套流量选择器，这样方便医生的操作，即无论在何种工作模式下都可以通过相同的外部调节方式(针对用户而言)进行流量的调节控制。
[0058]图6是本发明麻醉传输系统含有备用手动流量控制系统的流量控制方法。该方法550是麻醉传输系统(或流量控制系统)进入手动模式后的流量控制流程的一个具体例子，其包括以下几个主要步骤。
[0059]步骤560:响应于系统掉电，流量选择器机械式耦合至机械式流量控制阀。当控制器或者其他装置检测到系统掉电或则发生故障，或者医生在通电情况下人为选择手动操作，则麻醉传输系统或者流量控制系统自动或被动进入手动模式，流量选择器与机械式流量控制阀之间产生机械式连接，即流量选择器耦合至机械式流量控制阀而能传递调节信号。
[0060]步骤570:接收用户通过流量选择器所选择的流量信号并将流量信号机械式传输到机械式流量控制阀，以控制流体以所选择的流量流经流量控制阀。
[0061]步骤580:响应于系统的恢复通电，流量选择器切断与机械式流量控制阀的耦合。该步骤是描述系统由手动模式退出进入电控模式时的操作，当检测到系统恢复供电或者医生在通电情况下主动选择从手动模式退回电控模式时，通过耦合装置切断流量选择器与机械式流量控制阀的机械耦合，从而阻止通过流量选择器输出的流量选择信号传递到机械式流量控制阀而允许其传递到电子式流量控制阀，之后可以执行图5中所述的流程。
[0062]以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种流量控制系统，其特征在于，包括: 机械式流量控制阀，用于选择性的让来自第一流体源的第一流体通过； 电子式流量控制阀，用于选择性的让来自所述第一流体源的第一流体通过； 转换阀系统，其在流量控制系统处于电控模式下时阻止第一流体流向机械式流量控制阀并允许第一流体流经电子式流量控制阀，当流量控制系统处于手动模式下时，转换阀系统阻止第一流体流向电子式流量控制阀并允许第一流体流经机械式流量控制阀； 流量选择器，供用户对第一流体进行流量选择操作； 编码器，其接收通过流量选择器输出的流量选择信号并对其进行电子编码； 控制器，其根据编码器编码后的流量选择信号生成相应的控制信号，并将该控制信号传输至电子式流量控制阀以控制流经电子式流量控制阀的第一流体具有用户所选择的流量；以及 耦合装置，用于控制流量选择器在手动模式下与机械式流量控制阀产生机械耦合，以使得用户能通过流量选择器对流经机械式流量控制阀的第一流体进行流量控制。
2.如权利要求1所述的流量控制系统，其特征在于，所述流量控制系统进一步包括麻醉蒸发器，用于将麻醉剂蒸发后混入到所述第一流体，所述第一流体是气体。
3.如权利要求1所述的流量控制系统，其特征在于，所述电子式流量控制阀包括电子比例阀。
4.如权利要求1或3所述的流量控制系统，其特征在于，所述机械式流量控制阀包括针阀。
5.如权利要求1所述的流量控制系统，其特征在于，所述机械式流量控制阀包括针阀，所述电子式流量控制阀包括该针阀和用于控制针阀的步进电机。
6.如权利要求1所述的流量控制系统，其特征在于，所述转换阀系统包括常开阀和常闭阀，其中常开阀在手动模式下开启以允许第一流体流经机械式流量控制阀，常闭阀在手动模式下关闭以组织第一流体流经电子式流量控制阀。
7.如权利要求1所述的流量控制系统，其特征在于，所述流量选择器是可旋转的旋钮，所述编码器包括旋转编码器。
8.如权利要求1所述的流量控制系统，其特征在于，所述控制器包括硬件式控制单元或现场可编程门阵列。
9.如权利要求1所述的流量控制系统，其特征在于，所述耦合装置包括离合器。
10.如权利要求1所述的流量控制系统，其特征在于，所述第一流体包括氧气、笑气、空气中的一种或者两种以上的混合。
11.如权利要求1所述的流量控制系统，其特征在于，所述流量控制系统进一步包括: 第二机械式流量控制阀，用于选择性的让来自第二流体源的第二流体通过； 第二电子式流量控制阀，用于选择性的让来自所述第二流体源的第二流体通过； 第二转换阀系统，其在流量控制系统处于电控模式下时阻止第二流体流向第二机械式流量控制阀并允许第二流体流经第二电子式流量控制阀，当流量控制系统处于手动模式下时，第二转换阀系统阻止第二流体流向第二电子式流量控制阀并允许第二流体流经第二机械式流量控制阀； 第二流量选择器，供用户对第二流体进行流量选择操作；第二编码器，其接收通过第二流量选择器输出的流量选择信号并对其进行电子编码；第二耦合装置，用于控制第二流量选择器在手动模式下与第二机械式流量控制阀产生机械耦合，以使得用户能通过第二流量选择器对流经第二机械式流量控制阀的第二流体进行流量控制； 第三机械式流量控制阀，用于选择性的让来自第三流体源的第三流体通过； 第三电子式流量控制阀，用于选择性的让来自所述第三流体源的第三流体通过； 第三转换阀系统，其在流量控制系统处于电控模式下时阻止第三流体流向第三机械式流量控制阀并允许第三流体流经第三电子式流量控制阀，当流量控制系统处于手动模式下时，第三转换阀系统阻止第三流体流向第三电子式流量控制阀并允许第三流体流经第三机械式流量控制阀； 第三流量选择器，供用户对第三流体进行流量选择操作； 第三编码器，其接收通过第三流量选择器输出的流量选择信号并对其进行电子编码；第三耦合装置，用于控制第三流量选择器在手动模式下与第三机械式流量控制阀产生机械耦合，以使得用户能通过第三流量选择器对流经第三机械式流量控制阀的第三流体进行流量控制；以及 所述控制器根据第二编码器和第三编码器编码后的流量选择信号分别生成相应的控制信号并对应传输至第二电子式流量控制阀和第三电子式流量控制阀，以分别控制流经第二电子式流量控制阀和 第三电子式流量控制阀的第二流体和第三流体具有用户所选择的流量。
12.如权利要求11所述的流量控制系统，其特征在于，所述第一流体是氧气，第二流体是笑气，第三气体是空气。
13.一种流量控制系统，其特征在于，包括: 第一流量选择器，用于供用户选择来自第一流体源的第一流体的流量； 第一编码器，获取第一流量选择器输出的流量选择信号并对其进行电子编码； 第一控制器，其根据第一编码器编码后的流量选择信号生成相应的控制信号，并将该控制信号传输至第一电子式流量控制阀以控制流经第一电子式流量控制阀的第一流体具有用户所选择的流量；以及 第一耦合装置，用于控制第一流量选择器在第一编码器和第一控制器其中至少之一处于手动模式下时与第一机械式流量控制阀产生机械耦合，以使得用户能通过第一流量选择器对流经第一机械式流量控制阀的第一流体进行流量控制。
14.如权利要求13所述的流量控制系统，其特征在于，所述流量控制系统进一步包括: 第二流量选择器，用于供用户选择来自第二流体源的第二流体的流量； 第二编码器，获取第二流量选择器输出的流量选择信号并对其进行电子编码； 第二控制器，其根据第二编码器编码后的流量选择信号生成相应的控制信号，并将该控制信号传输至第二电子式流量控制阀以控制流经第二电子式流量控制阀的第二流体具有用户所选择的流量； 第二耦合装置，用于控制第二流量选择器在第二编码器和第二控制器其中至少之一处于手动模式下时与第二机械式流量控制阀产生机械耦合，以使得用户能通过第二流量选择器对流经第二机械式流量控制阀的第二流体进行流量控制；第三流量选择器，用于供用户选择来自第三流体源的第三流体的流量； 第三编码器，获取第三流量选择器输出的流量选择信号并对其进行电子编码； 第三控制器，其根据第三编码器编码后的流量选择信号生成相应的控制信号，并将该控制信号传输至第三电子式流量控制阀以控制流经第三电子式流量控制阀的第三流体具有用户所选择的流量；以及 第三耦合装置，用于控制第三流量选择器在第三编码器和第三控制器其中至少之一处于手动模式下时与第三机械式流量控制阀产生机械耦合，以使得用户能通过第三流量选择器对流经第三机械式流量控制阀的第三流体进行流量控制
15.如权利要求14所述的流量控制系统，其特征在于，所述第一控制器、第二控制器和第三控制器集成于同一控制逻辑单元。
16.如权利要求13所述的流量控制系统，其特征在于，第一电子式流量控制阀包括电子比例阀。
17.如权利要求13或16所述的流量控制系统，其特征在于，第一机械式流量控制阀包括针阀。
18.如权利要求13所述的流量控制系统，其特征在于，所述第一机械式流量控制阀包括针阀，所述第一电子式流量控制阀包括所述针阀和用于控制针阀的步进电机。
19.如权利要求14所述的流量控制系统，其特征在于，所述第一耦合装置、第二耦合装置、第三耦合装置分别包括离合器。
20.如权利要求14所述的流量控制系统，其特征在于，所述第一流体是氧气，第二流体是笑气，第三气体是空气。
21.一种流量控制方法，其特征在于，包括: 接收用户通过流量选择器输出的流量选择信号； 将所接收到的流量选择信号编码为对应的电子信号； 通过控制器接收编码后的代表流量选择信号的电子信号并生成对应的控制信号，将该控制信号传输至电子式流量控制阀以控制流体以用户所选的流量流经电子式流量控制阀；及 根据所接收到的系统进入手动模式的信号，耦合装置将流量选择器机械式耦合至机械式流量控制阀，以使得用户能通过流量选择器对流经机械式流量控制阀的流体进行流量控制。
22.如权利要求21所述的流量控制方法，其特征在于，所述手动模式响应于系统掉电或者用户人为操作而启动。
23.如权利要求21所述的流量控制方法，其特征在于，所述电子式流量控制阀包括电子比例阀。
24.如权利要求21或23 所述的流量控制方法，其特征在于，所述机械式流量控制阀包括针阀。
25.如权利要求21所述的流量控制方法，其特征在于，机械式流量控制阀包括针阀，电子式流量控制阀包括所述针阀和用于控制针阀的步进电机。
【文档编号】A61M16/01GK103800975SQ201210592498
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年12月31日 优先权日:2012年11月14日
【发明者】理查德·G·齐波利, 大卫·吉布森 申请人:深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司