一种智能型流出阻力切换模拟呼吸装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种智能型流出阻力切换模拟呼吸装置。本实用新型包括风机，空气缓冲腔，进气流传感器，气囊，出气流传感器，气阀，压强传感器，信号处理与控制单元。空气缓冲腔有三个圆口，第一圆口与风机连通，第二圆口通过软管连接至气囊形成进气通道，进气流传感器固定在进气通道上，第三圆口通过软管连接至气阀形成排气通道，出气流传感器固定在排气通道上，压强传感器固定在空气缓冲腔上；气阀的运动幅度和运动节奏决定气囊的充盈容量和呼吸机的通气节奏；进气流传感器、出气流传感器、压强传感均连接到信号处理与控制单元。本实用新型通过自动调整阀的运动幅度和运动节奏来实现潮气量和通气节奏的自动控制。
【专利说明】
一种智能型流出阻力切换模拟呼吸装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种智能型流出阻力切换模拟呼吸装置，属于医学仪器技术领域。
【背景技术】
[0002]外呼吸的完成需要肺通气和肺换气两个过程的参与，即通过进出气道的气流运动实现外界与肺泡的气体交换，通过血液循环实现肺泡与血液的气体交换。进出气道的气流在气道内的运动需要胸廓活动来为其提供动力，病理情况下，如果牵引胸廓活动的呼吸肌肉失去神经冲动，或者呼吸肌肉疲劳不能进行有效收缩，就需要借阻呼吸机，来代替或者帮助呼吸肌肉为气流运动提供有效的动力支持。正常的呼吸功能是维持生命及机体的内外环境稳定的重要生理活动之一，呼吸机在现代医学中已经成为最重要的生命救治设备。
[0003]肺是一个弹性器官，对于压力通气的呼吸机，其潮气量与充盈压力之间的关系取决于肺的弹性特性。由于肺的弹性特征是因人而异的，而且会因患者的疾病状况和呼吸状态而变化，因此，在通气过程中不可能一成不变地设定一个固定不变的潮气量，从而避免了容量通气的呼吸机气道内压不可控制的致命缺点。但是，正因为潮气量的易变性，使得其合理正确的使用需要有较高的理论素养和训练要求，限制了其技术的推广。
【发明内容】
[0004]为了克服以上不足，本实用新型提出了一种智能型流出阻力切换模拟呼吸装置，它以进入病人气道的流量信号来调控主机系统的压力变化，自动控制阀的运动，从而决定呼吸机辅助气流的节奏和强度。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0006]本实用新型由风机，空气缓冲腔，进气流传感器，气囊，出气流传感器，气阀，压强传感器，信号处理与控制单元组成。
[0007]空气缓冲腔有三个圆口，第一圆口与风机连通，第二圆口通过软管连接至气囊形成进气通道，进气流传感器固定在进气通道上，第三圆口通过软管连接至气阀形成排气通道，出气流传感器固定在排气通道上，压强传感器固定在空气缓冲腔上;气阀的运动幅度和运动节奏决定气囊的充盈容量和呼吸机的通气节奏;进气流传感器、出气流传感器、压强传感均连接到信号处理与控制单元，分别用于检测呼吸装置的进气通道的通气流量、排气通道的通气流量和气道压力，并将采集到信号传输到信号处理与控制单元;信号处理与控制单元利用信息采集卡实现信号的传递，对风机和气阀进行驱动和操作控制，实现呼吸装置的各项功能。
[0008]进一步说，所述信号处理与控制电路包括电源模块、电机信号滤波模块、阀运动控制模块、流量处理模块和气压电压处理模块;其中，气压电压处理模块由电压相减模块、电压放大模块和气压电压滤波模块组成；电源模块为系统提供电压，气压电压滤波模块将气压电压信号滤波后传送到电压相减模块，电压放大模块对电压相减模块输出的电压信号进行放大后传送到计算机，流量处理模块将气流电压信号滤波后传送到计算机，电机信号滤波模块根据计算机输出的指令控制风机的运动，阀运动控制模块根据计算机输出的指令控制气阀的运动。
[0009]本实用新型的有益效果是:通过自动调整阀的运动幅度和运动节奏来实现潮气量和通气节奏的自动控制，易于操作。
【附图说明】
[00?0]图1为本实用新型结构不意图；
[0011 ]图2为信号处理与控制示意图；
[0012]图3为电源模块电路图；
[0013]图4为电机信号滤波模块电路图；
[0014]图5为阀运动控制模块电路图；
[0015]图6为流量处理模块电路图；
[0016]图7为气压电压滤波模块电路图；
[0017]图8为电压相减模块电路图；
[0018]图9为电压放大模块电路图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0020]如图1所示，本实施例由风机I，空气缓冲腔2，进气流传感器3，气囊4，出气流传感器5，气阀6，压强传感器7和信号处理与控制单元8组成。其中，信号处理与控制单元8包括信号处理与控制电路和计算机加载的信号处理与控制软件。空气缓冲腔2有3个圆口，I端口与风机I连通，2端口通过软管连接至气囊4形成进气通道，进气流传感器3固定在进气通道上，3端口通过软管连接至气阀6形成排气通道，出气流传感器5固定在排气通道上，压强传感器固定在空气缓冲腔上。进气流传感器3、出气流传感器5、压强传感器7均连接到信号处理与控制单元8。
[0021]风机I在吸气状态下为呼吸机提供氧气，气囊4用于模拟肺，空气由空气缓冲腔2进入气囊4，减缓了空气直流使气流更均匀舒缓。进气流传感器3、出气流传感器5和压强传感器7分别用于检测呼吸机的吸气支路的通气流量、呼气支路的通气流量和气道压力，并将采集到流量信号和压强信号传输到信号处理与控制单元8做进一步处理，进而对风机I和气阀6进行驱动和控制，实现呼吸装置的各项功能。
[0022]如图2所示，信号处理与控制电路由电源模块9、电机信号滤波模块10、阀运动控制模块11、流量处理模块12和气压电压处理模块13组成。其中，气压电压处理模块13包括电压相减模块、电压放大模块和气压滤波模块。电源模块9为系统提供电压，信号处理与控制电路和计算机加载的信号处理与控制软件之间通过信息采集卡实现信号传输。气压滤波模块将压强传感器7输出的两个压力的电压信号滤波后传送到电压相减模块，电压放大模块11将处理后的电压放大100倍后传送到计算机，流量处理模块12将进气流量传感器3和出气流传感器5输出的气流信号的电压信号滤波后传送到计算机，电机信号滤波模块10根据计算机输出的指令控制风机I的运动，阀运动控制模块11根据计算机输出的指令控制气阀6的运动。
[0023]如图3所示，电源模块9包括AMS1117稳压器两个，电容Cl，电容C2，电容C3，电容C4，电容C5，电容C6，电容C7，电容C8，电容C9，电容C10，电容C11，电容C12，电容C13，电容C14，电容C15，电容C16，电容C17，电容C18，电容C19，电容C20，电容C21，电容C22，电阻R9，电阻R10，电阻Rll，7905稳压芯片以及C0N4插座。C0N4插座I脚接地，2脚接12V电压，3脚接-12V电压，4脚接5V电压。第一个AMSl 117稳压器脚I接地，脚2接5V电压，且连接电容C3正端，电容C3另一端接地，C3与C4并联;脚3接12V电压，且连接C2正端，C2另一端接地，C2与Cl并联。第二个AMS1117稳压器2脚接1V电压，且连接R9—端，R9另一端接AMSll 17稳压器I脚和RlO—端，RlO与Rll串联，Rll另一端接地，AMS1117稳压器2脚同时接电容C7正端，C7另一端接地，C8与C7并联;AMSl 117稳压器3脚接12V电压，且连接电容C6正端，C6另一端接地，电容C5与06并联。7905稳压芯片I脚接地;2脚接-12V电压，且连接电容C20负端，C20另一端接地，电容C19与C20并联;3脚接-5V电压，且连接电容C21负端，C21另一端接地，电容C22与C21并联。
[0024]如图4所示，电机信号滤波模块包括电容C13，电容C14，电容C15，电容C16，电容C17，电容C18。电容C13、C14和C15并联，一端接呼吸阀驱动模块中第一个C0N2插座I脚，另一端接地;Cl 6、Cl 7和Cl 8并联，一端接呼吸阀驱动模块中第一个C0N2插座2脚，另一端接地。
[0025]如图5所示，阀运动控制模块包括C0N2插座两个，L9110单片机，电阻R12，电阻R13，电阻R14，电阻R15，电阻R16，电阻R17，电阻R18，电阻RHL9110单片机I脚与电阻R16、R12、R15依次串联，电阻R15另一端接第一个⑶N2插座I脚;L9110单片机2脚与3脚相连且接入5V电压;L9110单片机4脚与电阻R18、R19、R17依次串联，电阻R17另一端接第一个⑶N2插座I脚;L9110单片机5脚和8脚相连且接地;L9110单片机6脚同时接第二个C0N2插座2脚和电阻R14，电阻R14另一端接R13且接入5V电压，电阻R13另一端同时接L9110单片机7脚和第二个C0N2插座I脚。
[0026]如图6所示，流量处理模块包括C0N3插座两个，电阻R5，电阻R6，电阻R7，电阻R8，电容C13，电容C14，电容C15，电容C16，电容C17，电容C18。第一个C0N3插座I脚接地，2脚接1V电压，3脚接电阻R5，R5另一端接电阻R6和LLoutl，电阻R6另一端与R8相连且接地，R8另一端接LLout2和电阻R7，电阻R7另一端接第二个C0N3插座3脚，第二个C0N3插座2脚接1V电压，I脚接地。
[0027]如图7所示，气压电压滤波模块包括⑶N2插座，C0N4插座，电容C9，电容ClO，电容(:11，电容(:12。0^2插座2脚与电容09，(:10正端相连，电容(:11和(:12与(:10并联，电容另一端接地。C0N4插座I脚接地，2脚接电压放大模块中1000PAMP单片机5脚，3脚接流量计信号处理模块中电阻R7、R8之间的连线，4脚接流量计信号处理模块中电阻R5、R6之间的连线。
[0028]如图8所示，电压相减模块包括C0N4插座，0P07单片机，电阻Rl，电阻R2，电阻R3，电阻R4X0N4插座I脚接5V电压;2脚接电阻R3，R3另一端接R4和0P07单片机3脚，电阻R4另一端接地;3脚接地;4脚接电阻R2—端，R2另一端接电阻Rl与0P07单片机2脚，电阻Rl另一端同时接0P07单片机6脚、气压电压滤波模块中C0N2插座I脚和电压放大模块中1000PAMP单片机2脚。0P07单片机4脚接-5V电压，7脚接5V电压，I脚、5脚与8脚不接。
[0029]如图9所示，电压放大模块包括1000PAMP单片机，C0N2插座。1000PAMP单片机I脚、4脚和6脚接空;3脚和8脚接地;7脚接5V电压。C0N2插座两脚相连且接地。
[0030]呼吸装置以预设的工作参数进行初始通气，随后采用逐次调整阀的运动幅度的方法使实际潮气量尽可能地接近目标潮气量，也就是根据前一次的通气气压和由流量传感器所实测的吸气相流量曲线积分而得的实际潮气量，来计算和调整下一次的通气气压，以使下一次的潮气量尽可能接近设定的目标值，从而实现目标潮气量的调控通气。
【主权项】
1.一种智能型流出阻力切换模拟呼吸装置，由风机，空气缓冲腔，进气流传感器，气囊，出气流传感器，气阀，压强传感器，信号处理与控制单元组成，其特征在于: 空气缓冲腔有三个圆口，第一圆口与风机连通，第二圆口通过软管连接至气囊形成进气通道，进气流传感器固定在进气通道上，第三圆口通过软管连接至气阀形成排气通道，出气流传感器固定在排气通道上，压强传感器固定在空气缓冲腔上;气阀的运动幅度和运动节奏决定气囊的充盈容量和呼吸机的通气节奏;进气流传感器、出气流传感器、压强传感均连接到信号处理与控制单元，分别用于检测呼吸装置的进气通道的通气流量、排气通道的通气流量和气道压力，并将采集到信号传输到信号处理与控制单元;信号处理与控制单元利用信息采集卡实现信号的传递，对风机和气阀进行驱动和操作控制，实现呼吸装置的各项功能。2.根据权利要求1所述的一种智能型流出阻力切换模拟呼吸装置，其特征在于:所述信号处理与控制电路包括电源模块、电机信号滤波模块、阀运动控制模块、流量处理模块和气压电压处理模块;其中，气压电压处理模块由电压相减模块、电压放大模块和气压电压滤波模块组成；电源模块为系统提供电压，气压电压滤波模块将气压电压信号滤波后传送到电压相减模块，电压放大模块对电压相减模块输出的电压信号进行放大后传送到计算机，流量处理模块将气流电压信号滤波后传送到计算机，电机信号滤波模块根据计算机输出的指令控制风机的运动，阀运动控制模块根据计算机输出的指令控制气阀的运动。
【文档编号】A61M16/00GK205411862SQ201521013463
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年12月8日
【发明人】胡淼, 聂佳林, 钱元诚, 张瑜, 许伟忠, 戴荣
【申请人】杭州电子科技大学