一种急救高频喷射呼吸机的设计方法
【专利摘要】本发明提出了一种急救高频呼吸机的设计方法，它主要由控制模块，呼吸模块，病人呼吸面罩，各类传感器四大模块构成。其中控制模块包括主控芯片，数据采集模块，显示模块，电磁阈控制模块，报警模块，压力流量采集模块。呼吸模块包括呼吸参数设置，呼吸模式选择。病人呼吸面罩包括气源，二级减压阈，高频电磁阈，节流阈，空氧混合器，安全阈，喷嘴。各种传感器包括流量传感器和压差传感器。与传统的呼吸机相比加入了高频功能，而能够更加及时的解决病患的痛苦，而且设计思路简单，能够快速投入生产。
【专利说明】一种急救高频喷射呼吸机的设计方法
【技术领域】
[0001]本发明属于医疗抢救器材【技术领域】，具体涉及一种急救高频呼吸机的设计方法。
【背景技术】
[0002]呼吸机作为危重病患者的重要抢救工具，在临床应用越来越广，成为I⑶、呼吸科、急诊科、麻醉恢复室等科室必备的设备，同时在现代军队建设中卫生装备建设也是一项重要的内容，而呼吸机更是其中一项必不可少的医疗装备。随着国内医疗标准的不断提升，呼吸机扮演的不只是急救和抢救，治疗也成为了一个重要任务，在这种情况下，医院对于呼吸机的数量和质量上的要求也得到了迅速的增长。依据进口数量的统计，国内目前有超过3万台的国外呼吸机，并且保持每年3000多台的增长速度，呼吸机成为医院急救和生命支持的重要设备。本课题中所涉及高频急救呼吸机在某种情况(如战场上的贯穿伤、ARDS成人呼吸窘迫综合征、烧伤、婴幼儿急救等情况)上能够更加有利于维持病人呼吸功能的正常保持，并且在此同时能够更加保护呼吸系统各个器官的安全，以及能够将机械通气对肺部所造成的损坏降低。研究的主要目的就是围绕着以上各项需求，研制新一代的高频急救喷射呼吸机，以满足战场救护，伤员运输护理等特殊情况下对病人急救方面的要求。
【发明内容】
[0003]为了快速缓解病人痛苦，解决为重病患者的呼吸问题，本发明提出一个急救高频呼吸机的设计方法，为研制呼吸机提供了必要的帮助。
[0004]本发明是这样构成的:它主要由控制模块，呼吸模块，病人呼吸面罩，各类传感器4大部分构成构成。一种急救高频呼吸机的设计方法，其特征是该方法的总体结构主要由控制模块，呼吸模块，病人呼吸面罩，各类传感器四大部分构成。其中控制模块包括主控芯片，数据采集模块，显示模块，电磁阈控制模块，报警模块，压力流量采集模块。芯片采用ATMEL公司的8位精简指令的AVR系列的ATmegal6。呼吸模块包括呼吸参数设置，呼吸模式选择。LED使用了 LM2028 (TCB8802)液晶屏，它的点阵数为320X240。病人呼吸面罩包括气源，二级减压阈，高频电磁阈，节流阈，空氧混合器，安全阈，喷嘴。各种传感器包括流量传感器和压差传感器。通常由敏感器件、转换器件和电子线路组成。
[0005]本发明的功能在于，提供了一种急救高频呼吸机的设计方法及思路。
[0006]本发明与现有技术相比有以下优点:设计更加合理，引入高频功能，是呼吸机更加能达到急救的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为急救高频呼吸机的总体结构示意图。
[0008]图2为控制模块整体框图。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图，对本发明做进一步详述。
[0010]如图1所示，本发明提出了一种急救高频呼吸机的设计方法，它主要由控制模块，呼吸模块，病人呼吸面罩，各类传感器四大模块构成。其中控制模块包括主控芯片，数据采集模块，显示模块，电磁阈控制模块，报警模块，压力流量采集模块。呼吸模块包括呼吸参数设置，呼吸模式选择。病人呼吸面罩包括气源，二级减压阈，高频电磁阈，节流阈，空氧混合器，安全阈，喷嘴。各种传感器包括流量传感器和压差传感器。通气管路的设计是整个高频呼吸机设计中最为重要的一环，首先要选择好各部分器件，例如:电磁阀、减压阀，喷嘴等，因为以上这些器件都是耗材，都要面对高压气体的冲击，所以对这些器材的选择非常重要。经过比较，电磁阀选用35A-AAA-DFAA-1BA型的两位三通电磁阀；节流阀，安全阀，空氧混合器等部件可以自主制作，因为这些部件的精度要求并不是很高；流量传感器选择AWP720传感器，此种传感器价格相对便宜，精度能够满足课题所需；喷嘴就选择工业上所使用的口径在5mm左右的即可。
[0011]控制模块是整个呼吸机的控制中枢，它是否稳定决定了呼吸机能否正常工作，进而决定了病人的治疗效果，如图2所示。下面就简单介绍一下控制模块的组成:控制模块中的主控模块采用ATMEL公司的8位精简指令的AVR系列的ATmegal6，具有先进的RISC结构，它有131条指令，并且大多数的指令执行时间为单个时钟周期，只需两个时钟周期的硬件乘法器；它内部集成了 JTAG接口，通过JTAG接口实现对FLASH、EEPR0M、熔丝位和锁定位的编程，支持扩展的片内调试功能；相对于其他的单片机，它还具有以下的处理器特点:上电复位以及可编程的掉电检测，片内经过标定的RC振荡器，片内片外中断源，6种睡眠模式(空闲模式、ADC噪声抑制模式、省电模式、掉电模式、Standby模式以及扩展的Standby模式)。这款MCU以丰富的片内资源、低廉的价格而深受欢迎，它的引脚兼容AT90s8535，可取代产品中的8535芯片。相对于ATmega8，它除了 I/O引脚多之外，内部集成了 2倍于ATmega8 (16K)的FLASH程序存储器。它可以使用多种高级语言进行开发，本课题使用WinAVR开发工具。WinAVR是一组开放源代码的程序集，用于ATMEL公司AVR系列单片机的开发。它主要包含:GNU程序包Binutils。GNU Binutils非常庞大，WinAVR仅包含与AVR相关的部分，有AVR汇编器、连接器以及与机器指令相关的一些工具。GCC。它是C/和C++编译器，是GNU项目中的一部分。AVR-LIBC。AVR-LIBC是AVR单片机C语言运行时库，它为应用程序提供标准C语言函数以及AVR器件专用的非标准库函数。WinAVR还包含软件调试器GDB、器件编程软件、文件格式转换工具和文本编辑器等多个有用工具。控制模块是根据压力传感器和流量传感器对呼吸通道进行时时监控所得的数据进行时时控制的，并且能够反映每时每刻机器管路内的气体参数状况，以便于医疗人员能够根据现实需要进行呼吸参数的设置。在电子电路及设备中，电源是重要组成部分，为系统运行提供电力，而电子电路及设备都需要稳定的电源供电，其中有很多的设备需要直流电源，本设备也不例外。本发明中的电源模块有两项功能:其一、内置电池可以为设备提供所需电力，保证设备在没有外接电源的环境中能够正常工作；其二、可以将外接的单相交流电经过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电压。交流电压通过整流、滤波后虽然变为交流分量较小的直流电压，但是当电网电压波动或者负载变化时，其平均值也将随之变化。稳压电路的功能是使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响，从而获得足够高的稳定性。
[0012]呼吸模块的模式选择与记录要引用IXD的可分为段式IXD、字符式IXDjP点阵式LCD。其中段位式LCD和字符式LCD只能用于字符的和数字的简单显示，不能满足图形曲线和汉字显示的要求；而点阵式LCD不仅可以显示字符、数字，还可以显示各种图形、曲线以及汉字并且可以实现屏幕上下左右滚动、动画功能、反转、闪烁等功能，在各种显示要求下应用十分广泛。本发明中使用了 LM2028 (TCB8802)液晶屏，它的点阵数为320X240，用于实时显示气道压力曲线、潮气量、呼吸比和呼吸频率等参数，并且它的屏幕大小能够使呼吸波形显示的更加紧凑，可以使得使用人员更加清晰的观察到病人的各种呼吸参数的变化。
[0013]传感器模块的设计按照国家标准“传感器通用术语”中的定义:“传感器是能感受规定的被测量并按一定规律将其转换为有用信号的器件或装置”。传感器通常由敏感器件、转换器件和电子线路组成。在急救呼吸机上对病人的一些参数的必要监测都是通过传感器来完成的。对病人潮气量、二氧化碳含量、气道压力、通气状况等一些重要参数的监测是十分重要的，它能够使治疗人员准确的了解病人的生理状况，从而进一步对病患做出正确的治疗。而且，对呼吸动力学参数的连续监测也是实现呼吸机自动控制的基础。报警系统是在传感器模块的基础上所建立的，包括以下几项:1.系统管路内气压过压报警:可调范围2?5 KPa，允许误差±15% ;2.系统管路压力过低报警:可调范围200?2000 KPa，允许误差±15% ；3.窒息报警:20s，误差为±20% ;窒息发生时有声、光报警；报警能够使医疗人员及时地得知病人的危机状况，通过声、光报警来提醒，从而保护病患的生命安全。
【权利要求】
1.一种急救高频呼吸机的设计方法，其特征在于，该方法的总体结构主要由控制模块，呼吸模块，病人呼吸面罩，各类传感器四大部分构成，其中控制模块包括主控芯片，数据采集模块，显示模块，电磁阈控制模块，报警模块，压力流量采集模块，呼吸模块包括呼吸参数设置，呼吸模式选择，病人呼吸面罩包括气源，二级减压阈，高频电磁阈，节流阈，空氧混合器，安全阈，喷嘴，各种传感器包括流量传感器和压差传感器。
2.根据权利要求1所述的急救高频呼吸机的设计方法，其特征在于，主控模块采用ATMEL公司的8位精简指令的AVR系列的ATmegal6。
3.根据权利要求1所述的急救高频呼吸机的设计方法，其特征在于，使用了LM2028(TCB8802)液晶屏，它的点阵数为320X240。
4.根据权利要求1所述的急救高频呼吸机的设计方法，其特征在于，面罩应考虑气源，二级减压阈，高频电磁阈，节流阈，空氧混合器，安全阈，喷嘴等部分。
5.根据权利要求1所述的急救高频呼吸机的设计方法，其特征在于，传感器由敏感器件、转换器件和电子线路组成。
【文档编号】A61M16/00GK104127943SQ201310160193
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年5月3日 优先权日:2013年5月3日
【发明者】李称鑫, 刘雁飞, 张丹丹 申请人:天津市天堰医教科技开发有限公司