流体流量控制系统的制作方法

流体流量控制系统的制作方法
【专利摘要】本申请涉及流体流量控制系统，可使用两个或更多个可旋转流量选择器控制多种流体的流量，通过旋转编码器对可旋转流量选择器输出的选择信号进行电子编码，再由控制器基于电子编码后的选择信号控制相应流体的流量。流体之一可为氧气，流体还可包括选自一氧化二氮或空气的平衡气体。
【专利说明】流体流量控制系统
【技术领域】
[0001]本申请主要涉及通过电子控制方式来控制流体的流动的系统，特别涉及电子流量选择器，该选择器适用于多种可选的操作模式，并能模拟手动机械式流量调节操作方式。

【发明内容】

[0002]在现代麻醉呼吸传输系统的各种应用实例中，诸如氧气、一氧化二氮、空气等新鲜气体的流量是由操作者通过电子或手动方式控制的。在各种实施例中，可能会设置一个或多个诸如可旋转旋钮的可旋转流量选择器用于在上电状态时采用电子方式控制气体的流量。麻醉传输系统还可包括备用的手动控制装置，用于在掉电状态时控制一种或多种气体的流量。在一个实施例中，使用三通阀和/或常开阀和常闭阀的组合来选择来自于电子控制比例阀或手动针阀的气流。阀组件、流量选择器和位置探测系统及其各种可能的变形方式都可应用于各种流量控制系统中。
[0003]在各种实施例中，当流体流量控制系统在上电状态时，三通阀或其他转向阀系统可允许流体从电子控制的电子比例阀传递到患者。当流体流量控制系统在掉电状态或选择了手动控制时，三通阀可允许流体从手动控制的针阀提供给患者。可选地，转向阀系统可包括常开和常闭阀的组合以代替所述的三通阀，或者与三通阀配合使用。在某些实施例中，转向阀系统可位于流体源和流体控制阀之间。在另外的实施例中，转向阀系统可位于流体控制阀和流体输出端之间。
[0004]可配置诸如电子控制比例阀的流体控制阀以选择性地接收来自于流体源的流体。电子流量选择器可允许操作者通过电子控制阀选择第一流体的流量。从用户的角度看，电子流量选择器与机械针阀的控制旋钮功能近似。例如，用户可顺时针或逆时针旋转旋钮以增加或降低特定流体的流量。旋转编码器可将电子流量选择器生成的选择进行电子编码并把编码的选择传送到电子控制器。电子控制器可将控制信号传送到电子流量控制阀，以基于电子流量选择器生成的选择控制流体的流量。
[0005]如实施例中所述，电子流量控制阀可包括电子比例阀，电子流量选择器可包括由用户手动旋转的旋转钮。可选地，电子流量选择器可包括各种伴随编码器的电子和/或模拟选择器中的任意类型。例如，滑块可在O流量点和100%流量点之间进行调节，滑动编码器可对该滑块生成的选择进行电子编码。
[0006]在某些实施例中，可使用一个或多个单独电子流量控制阀来控制每种流体的流量。例如，第一电子流量控制阀可控制氧气的流量。第二电子流量控制阀可控制一氧化二氮的流量。第三电子流量控制阀可控制空气的流量。第四电子流量控制阀可控制第四种气体的流量。
[0007]类似地，可由单独的电子流量选择器来控制每个电子流量控制阀。可选地，可选择性地分配一个或多个电子流量选择器来控制两个或更多个电子流量控制阀。例如，系统可包括三个电子流量控制阀，一个用于氧气，一个用于空气，一个用于一氧化二氮。系统可仅使用两个电子流量选择器，其中一个可选择性地使用于控制空气流量或一氧化二氮流量，另一个分配给控制氧气的流量。任意的电子流量选择器可固定的分配或选择性地分配以控制任一种或多种可用流体的流量。
[0008]在某些实施例中，系统可使用两个电子流量选择器以选择性地控制氧气和一氧化二氮，或者，氧气和空气。可将流量选择器使用于直接流量控制模式，在该模式中，使用第一电子流量选择器直接调整氧气的流量，使用第二电子流量选择器直接调整一氧化二氮或空气的流量。与所选择流量关联的数字显示装置可显示每种气体选择的流量、总流量、两种气体的比例、相对于最优流量的总流量、和/或其他数值、图表、图形、百分比等等。
[0009]流量选择器可附加地、选择性地或替代地使用于总流量控制模式，在该模式中，使用第一电子流量选择器调整所选择平衡气体(空气或一氧化二氮)以及输送的氧气的总流量，并且使用第二电子流量选择器控制与所选平衡气体(空气或一氧化二氮)混合的氧气浓度。该比率可通过计算得到并以数字或机械方式控制的流量管(例如可变面积流量计)的形式进行图形化/可视化显示。数字化显示可显示与每种单个气体输送流量(例如升/分钟)关联的数值。在多个实施例中，数字显示可显示总流量、两种气体的比率、相对于最优流量的总流量、和/或其他数值、图表、图形、百分比，以及与流量关联的类似信息。
[0010]除了电子控制阀以外，可配置一个或多个(备用)机械流量控制阀以控制每种可用流体的流量。例如，可使用单个的针阀来机械控制每种可用流体的流量。可由操作者触发诸如旋钮或滑块的手动流量选择器来机械调整通过每个针阀的流量。在某些实施例中，当系统处于上电状态时，手动流量选择器可能会被无效或取消以防止通过其调整流量，以确保通电的正常状态下只通过电子控制阀来调节流量，排除备用机械流量控制阀的操作干扰。
[0011 ] 在上电状态，可调整一个或多个电子流量选择器以通过一个或多个电子流量控制阀来控制一个或多个流体的流量。在上电状态，备用机械流量控制阀可被无效/停用，以阻止通过其向病人供应流体或阻止流体的混合。此外，在上电状态，与该备用机械流量控制阀关联的手动流量选择器可被无效或取消以防止不小心通过备用机械流量控制阀调整流量。
[0012]在掉电状态，或(在上电状态)选择了手动优先控制，电子流量控制阀可被无效/停用，以阻止通过其向病人供应流体或阻止流体的混合。手动流量选择器可由用户选择激活/弹出以允许操作者通过备用机械流量控制阀直接控制一个或多个流体的流量。
[0013]在某些实施例中，当手动流量选择器收回停用时，比如一旦电源恢复或系统重置，每个备用机械流量控制阀的流量可被重置到基态，以便下次系统进入掉电状态时，将自动使用基态所预先确定的气体流量。
[0014]在一个实施例中，电子流量控制阀可包括电子控制步进电机，用于通过诸如针阀的机械流量控制阀来调整流体的流量。本发明所提供的各种例子中，流体可描述为气体，诸如氧气、一氧化二氮、和/或空气。但是，可结合描述于此的系统和方法，应用于其他多种多样的液体和/或气体。
【专利附图】

【附图说明】
[0015]图1所示为本发明一种实施方式的麻醉机，其配置了三个手动流量选择器，每个分别控制氧气、一氧化二氮以及空气。
[0016]图2所示为本发明另一种实施方式的麻醉机，其配置两个电子流量选择器，可选择性地控制三种气体中的每一种气体；以及三个可选择性弹出或缩回的备用机械流量控制器，用于控制三种气体中的每一种气体。
[0017]图3所示为本发明一种麻醉传输系统的示意图，其配置了控制氧气、一氧化二氮和空气流量的电子控制装置和备用手动控制装置。
[0018]图4A所不为一种麻醉传输系统控制面板的近视图，其包括两个电子流量选择器，可选的用于以直接流量控制模式直接控制氧气和一氧化二氮、或氧气和空气。
[0019]图4B所示为一种麻醉机的控制面板，其还包括两个用于以直接流量控制模式控制气体流量的电子滑块。
[0020]图5A所示为一种麻醉机控制面板的近视图，包括两个电子流量选择器，可选择性地用于控制氧气与一氧化二氮或空气的混合总流量中的氧气比率。
[0021]图5B所示为一种麻醉机的控制面板，其还包括用于以总流量控制模式控制气体流量的两个电子滑块。
[0022]图6所示为一种麻醉机控制面板的广角视图，其包括双模式电子流量选择器和备用机械流量控制装置，用于分别独立控制三种气体的流量。
【具体实施方式】
[0023]电子流量控制阀，例如电子控制比例阀，可用于控制来自流体源的流体的流通或流量。电子流量选择器可允许操作者通过电子控制阀选择第一流体的流量。从用户角度来看，该电子流量选择器功能上与机械针阀的控制旋钮类似。例如，用户可顺时针或逆时针旋转旋钮以增加或降低特定流体的流量。旋转编码器可将电子流量选择器生成的选择进行电子编码并把编码的选择传送到电子控制器。电子控制器可将控制信号传送到电子流量控制阀，以基于电子流量选择器生成的选择控制流体的流量。
[0024]可将一个或多个电子流量选择器选择性地分配于控制两个或多个电子流量控制阀。例如，系统可包括三个电子流量控制阀，一个用于氧气，一个用于空气，另外一个用于一氧化二氮。该系统可仅使用两个电子流量选择器，其中一个可选择性地用于控制空气的流量或一氧化二氮的流量，而另一个则分配用于控制氧气的流量。任意电子流量选择器可固定分配或可选择性的分配以控制任意一种或多种可用流体的流量。
[0025]在某些实施例中，系统可使用两个电子流量选择器以选择性地控制氧气和一氧化二氮的流量，或氧气和空气的流量。可采用直接流量控制模式使用流量选择器，其中使用第一电子流量选择器以直接调整氧气的流量，使用第二流量选择器直接调整一氧化二氮或空气的流量。与所选择流量关联的数字显示装置可显示每种气体的选择流量、总流量、两种气体的比率、相对于最优流量的总流量、和/或其他数值、图表、图形、百分比、以及与流量关联的类似信息。
[0026]流量选择器可附加地、选择性地或替代地使用于总流量控制模式，在该模式中，使用第一电子流量选择器调整所选择平衡气体(空气或一氧化二氮)以及输送的氧气的总流量，并且使用第二电子流量选择器控制与所选平衡气体(空气或一氧化二氮)混合的氧气浓度。该比率可计算得到并以数字或机械方式控制的流量管(例如电子显示类似可变面积流量计)的形式进行图形化显示。数字化显示装置可显示与每种单个气体输送流量(例如升/分钟)关联的数值。在各种实施例中，数字显示装置可显示总流量、两种气体的比率、对于最优流量的总流量、和/或其他数值、图表、图形、百分比，以及与流量关联的类似信息。
[0027]虽然电子流量控制可有益于麻醉气体的传输，但某些情况下也可能会需要机械备用控制的需求。例如，在麻醉气体传输期间停电或电源故障而导致麻醉机无法使用电子流量控制的时候，在失去电力时继续给病人供应气体是非常有必要的。在某些实施例中，电子控制器，例如配合编码器使用的调整旋钮，可便于在麻醉气体传输期间对一种或多种气体的流量进行电子式的调整。与电子流量控制分离的备用流量选择器(例如旋钮)可在电源故障或没有电源时使用。在这些实施例中，操作者需要操作备用旋钮，将机器从电子模式切换到手动模式，和/或保证在切换到手动模式前将手动旋钮设置到理想状态。在各种实施例中，手动旋钮可在取消/停用时自动回到基态，这样，一氧化二氮、空气和氧气中每一种的流量都在使用手动旋钮时自动设置成了默认流量状态。
[0028]在医疗过程特别是手术、急救等关乎病人生命的救治程序期间，病人麻醉期间的掉电是容易令人感到慌乱、具有破坏性的。而对于操作者(医生)而言看到两套控制同一系列气体的旋钮会令人感到不便和/或令人迷惑。在本申请的各种实施例中，诸如旋转旋钮的流量选择器可在流体流量控制系统处于上电状态时进行电子操作，并且当流体流量控制系统处于上电状态时，备用流选择器被停用或隐藏起来。因为电子选择器在功能上与手动流量选择器相似，所以可减少由此带来的迷惑。在掉电状态，或者操作者操作备用系统时，备用流量选择器可被弹出或激活。
[0029]转向阀系统、机械操作阀、电子操作阀、控制器、编码器、流量选择器、和/或其他描述于此的部件的数量可分别与可控气体(或液体)的种数对应。在各种麻醉传输系统中，氧气、一氧化二氮、和/或空气可彼此独立可控和/或比例可控。一种或多种气体的混合气体可与麻醉蒸发器一同使用，与麻醉蒸发器蒸发的麻醉气体进行混合后供给病人。
[0030]在一个实施例中，转向阀系统可引导气体(或液体)流从气源到诸如机械操作针阀的机械流量控制阀，或诸如电子比例阀的电子流量控制阀，这将取决于麻醉系统是否上电或备用系统是否启动。
[0031]根据各种实施例，转向阀系统可包括常开和常闭阀，其用于选择性地防止气体流向机械操作针阀或电子操作比例阀，或从机械操作针阀或电子操作比例阀流出。该转向阀系统可使用各种各样的阀和/或控制系统实现，诸如三通阀。
[0032]在某些实施例中，可使用针阀作为机械流量控制阀，并且同样的针阀结合电子步进电机可作为电子流量控制阀。在各种实施例中，流量选择器可以是各种旋钮、按钮、旋转致动器、滑块、和/或其他模拟和/或数字选择设备。
[0033]在各种实施例中，控制器或控制系统可通过硬件、固件、和/或软件的结合实现。例如，控制器可以是现场可编程门阵列(FPGA)。在某些实施例中，用于传送控制信号到电子流量控制阀的电子控制器可与气体流量控制系统中的其他电子部件区别设置或者相互独立，这些电子部件包括微处理器和其他与显示、触摸屏、数据存储、数据连接等关联的电子部件。电子流量控制装置的可靠性可通过将电子流量控制装置从麻醉传输设备的其他电子模块中分离来提高，或者通过硬件实现而不是软件实现来提高可靠性。
[0034]虽然本申请中的各种例子和实施例都是以气体流量控制系统为例来进行描述，但是所描述的很多实施例也可直接或者加以修改而使用于任何类型的流体，包括各种气体和液体。用于麻醉系统的气体，诸如氧气、一氧化二氮和空气，也是作为描述流量控制系统为气体流量控制系统时的具体示例。
[0035]本发明的实施例可通过常见的通用结构来实施，诸如通用计算机、计算机编程工具和技术、数字存储媒体、以及通讯网络。计算设备和其他电子控制器可包括各种形式的处理器，比如微处理器、微控制器、逻辑电路、和/或类似的部件。处理器还可以是专用处理设备，例如专用集成电路(ASIC)、可编程阵列逻辑(PAL)、可编程逻辑阵列(PLA)、可编程逻辑设备(PLD)、FPGA、或其他可定制和/或可编程设备。计算设备还可包括计算机可读存储设备，例如非易失存储器、静态RAM、动态RAM、ROM、CD-ROM、碟片、磁带、磁性、光学、闪存、或其他机器可读存储介质。可使用硬件、软件、固件、或它们的结合来实现实施例所描述的各种技术方案。
[0036]为便于对本发明的详细了解，以下结合说明书附图来详细描述本申请的各种实施例。简单起见，不同实施方式中相似的元件用相似的标号来表示。但是，本领域技术人员可以理解，各种实施方式中所描述的特征、结构、步骤等可以替换为其他可行的特征、结构、步骤；一个实施例中的特征、结构、步骤等可与其他实施例中的特征、结构、步骤等进行组合或交叉替换而获得变形实施方式。为了避免本发明的主要意图在文中变得模糊，省略了与本发明相关的本领域的公知结构、方法等的具体描述。
[0037]所以，以下本申请系统和方法实施例的详细描述并不限制本申请的如权利要求所示的保护范围，而仅仅是可能的实施例的代表。此外，方法的步骤并不需要按某种特定的顺序或者依次执行，这些步骤也不限于仅执行一次。
[0038]图1显示了一种配置三个手动流量选择器150 (manual flow selectors)的麻醉机100 (anesthesia delivery machine),其中每个选择器150用于控制氧气、一氧化二氮和空气的流量。该麻醉机100可包括呼吸系统110 (breathing system)、麻醉蒸发器130 (anesthetic gas vaporizers)、和/或麻醉呼吸系统的其他可选组件。比如,该麻醉机100还可包括手推车140 (cart)和/或轮子145 (wheels),以便于承载、移动麻醉机。电子显示装置120 (electronic display)可向操作者提供关于流量和/或麻醉传输过程的信息。此外，电子显示装置120可装配触摸屏以允许操作者通过显示器屏幕输入与显示内容关联的操作和选择。这里说的手动流量选择器150也可称为电子流量选择器，是配合旋转编码器等实现电子流量控制的供用户手动操作的部件，用户通过对选择器150的操作，实现与机械式流量调节相似的操作体验，但是用户的操作并不会直接控制机械式的针阀来调节流量，而是系统内部与选择器150配合的旋转编码器等元件将用户的输入转化为电子信号再控制电子式的比例阀以实现流量调节。
[0039]在各种实施例中，用户可顺时针或逆时针旋转手动流量选择器150(例如，可旋转旋钮)以降低或增加特定流体(例如，氧气、一氧化二氮、空气)的流量。在各种实施例中，手动流量选择器150的数量可对应于要控制的流体的种数。于是，可基于被控气体(或其他流体)的种数来使用任何数目的手动流量选择器。
[0040]图2所示另一种实施方式的麻醉机200配置了两个电子流量选择器250 (electronic flow selectors),可用于选择性地控制氧气、一氧化二氮、空气三种气体的每一种。该麻醉机200还包括三个备用手动流量选择器260 (backup manual flowselectors),用于控制三种气体的每一种。该麻醉机200可包括呼吸系统210 (breathingsystem)、麻醉气体蒸发器230 (anesthetic gas vaporizers)、和/或麻醉传输系统的其他可选组件。比如，该麻醉机200可包括手推车240 (cart)和/或轮子245 (wheels)以易于移动。电子显示装置220 (electronic display)可向操作者提供关于流量和/或麻醉传输过程的信息。此外，电子显示装置220可包括触摸显示屏。这里所说的手动流量选择器260则是机械式的，即选择器260是与系统内部的机械式针阀相配合，通过选择器260的操作可以直接控制针阀以实现流量的调节。
[0041]当麻醉机200处于电子模式时，三个备用手动流量选择器260可保持停用或者缩回到系统内部的状态。当麻醉机200进入手动模式(例如，由于掉电自动进入手动模式或用户自行选择进入手动模式)，三个备用手动流量选择器260可弹出、解锁或启用。相应的，如前所述各种内部构件、开关、常开阀、常闭阀、三通阀、和/或其他组件可基于当前麻醉机是手动模式还是电子模式来配合调节麻醉机200内的气体流量。
[0042]在电子模式，备用手动流量选择器260可被收起、锁定、断开、和/或不可用。这里的收起可以是指将选择器260设计为可弹出/缩回的结构，当不需要使用时则隐藏于系统内部。此时，可由电子流量选择器250控制两种或多种气体的流量。该麻醉传输系统可由于掉电、电子和机械故障、和/或用户选择手动模式而产生响应进入手动模式。
[0043]图3所示为一种麻醉传输系统(anesthesia delivery system) 300,该麻醉传输系统 300 配置了电子流量控制阀 311、312 和 313 (electronic f lowcontrol valves)以及备用机械流量控制阀 301、302和 303 (backup mechanicalflow control valves),用于控制氧气321 (oxygen)、一氧化二氮322 (nitrousoxide)和空气323 (air)的流量。当通过交流电源360 (AC supply)和/或电池361 (batteries)获取的电源可用时,该麻醉传输系统选择通过一个或多个电子流量选择器控制的电子流量控制阀301、302和303来控制各路气体流量。电源输入可视需要通过电源板379 (power board)和/或主板375 (motherboard)进行转换或逆变(电源板、主板上设置有进行转换所需的电子元件、模块)。气体流量板350可包括各种监控和/或控制组件，用于电子监控、调节、和/或控制麻醉传输系统内的气体流量。
[0044]在各种实施例中，麻醉传输系统可包括各种组件和/或通过气体流量板350接口至各种组件。例如，气体流量板350可包括或者连接至各种FPGA、CPU、微处理器、逻辑电路、驱动电路、数模转换器、模数转换器、驱动电路、电机驱动器、电源开关、输入设备、光学传感器、可视指示灯、显示装置、螺线管、步进电机、触摸板、和/或外设组件。此外，气体流量板350可包括或者连接至各种电机位置开关、LED、针阀开关、气源、和/或其他选择输入装置。操作者可通过提供用于控制一个或多个气体流量的操作输入来与麻醉机进行交互。举例来说，操作者可通过电子流量选择器输入对流量进行控制的操作。电子流量选择器可包括机械可旋转旋钮和旋转编码器。
[0045]当麻醉传输系统处于上电状态，用户可在电子模式下使用该系统，或可以选择手动模式。当麻醉传输系统处于掉电状态，该麻醉传输系统可在手动模式下使用。在电子模式中，三种气体，氧气321、一氧化二氮322以及空气323可流经电子流量控制阀311、312和313和/或止回阀330(check valves)和流量传感器。在手动模式中，三种气体氧气321、一氧化二氮322以及空气323可流经备用机械流量控制阀301、302和303、氧气比率控制器325、和 / 或背压阀 327 (backpressure valve)。
[0046]用户可选择供应给患者的氧气和空气混合气体的流量(空气作为平衡气体)。用户还可选择代替空气供应给患者的一氧化二氮的流量(此时一氧化二氮作为平衡气体)。在某些实施例中，空气与一氧化二氮可同时作为平衡气体。手动模式下，不管用户作何选择，符合安全要求的氧气总量可由氧气比率控制器(ORC) 325保证自动供应给患者。电子模式下可通过控制电路来确保操作的安全性。
[0047]在各种实施例中，用户可以由零流量开始逐渐向总流量中增加气体并同时观察每种气体对于总流量的影响，从而最终达到氧气321、一氧化二氮322和空气323的目标比率。在其他变形实施例中，用户从系统默认的“基态”流量的氧气321开始调整三路气体中的每一个来达到想要的流量，以此获得氧气321、一氧化二氮322和空气323的目标比率。氧气比率控制器325可保证临床上安全的氧气与一氧化二氮的比率。止回阀330可防止由潜在的高压顺流所引起的各路气体回流。
[0048]在任一种流量控制模式中，在经过止回阀330后，三种气体的气流可合并成为可由总流量计测量的单一气流，并流经总流量计337(total flow meter)。麻醉蒸发器340 (anesthetic gas vaporizer)可将液态的麻醉剂汽化成气体。可使用三通阀335 (three-way selector valve)来选择与当前系统采用模式对应的气流路径与总流量计337连通，例如从备用机械流量控制阀301、302、303和电子流量控制阀311、312、313两组中之一引导气流流过。可选的，三通阀可替换成一个或多个常开和/或常闭阀的组合。其他形式的转向阀系统可用于替代三通阀335和/或常开和/或常闭阀。
[0049]在电子模式下，与备用机械流量控制阀301、302和303关联的流量控制选择器可被停用或者缩回到系统内部。根据系统是否掉电或者用户是否选择了相应操作，系统自动或根据指令进入手动模式，则此时与针阀301、302和303关联的流量控制选择器可被激活、弹出、解锁等而可用。列在元件说明部分390的麻醉传输系统300的一些元件未在说明书中详述。此外，各种可用于麻醉传输系统、气体传输系统、液体传输系统、和/或其他相关系统的组件、测试设备、监控设备、和/或控制设备，可根据需要加入、补充和/或代替所示系统内的组件。
[0050]图4A所示为本发明一种实施方式的麻醉机控制面板400(control panel)的近视图，包括两个流量选择器415和417 (electronic flow selectors),选择性地配置用于在如480所示的直接流量控制模式(direct flow mode)下,直接控制氧气和一氧化二氮的流量或氧气和空气的流量，如470所示。如图4A所示,该麻醉机可包括面板430 (panel)以显示与患者关联的各种测量数据、与气体流量关联的信息、和/或与一个或多个麻醉剂传输关联的信息。可通过各种输入键440 (inputs)改变面板430的显示和/或控制麻醉机。
[0051]当选择开关470 (selection toggle)处于第一位置时(例如02+N20被选中)，可允许操作者通过相应的电子流量选择器415和417来控制氧气和一氧化二氮的流量。当选择开关470处于第二位置时(例如02+AIR被选中)，可允许操作者通过相应的流量选择器415和417控制氧气和空气的流量。基于选择开关470的位置，各种流量监控设备和比率测量设备(ratio measuring devices),如420所示,可显示一种或多种气体和/或气体组合的流量。在各种实施例中，还可以选择配置氧气和/或其它气体的备用输入和输出(auxiliary inputs andoutputs),如 450 所不。
[0052]虽然如图4A所示的实施例具有两个电子流量选择器415和417，但也可以使用任意数目的流量选择器以及与之关联的气体。例如，可配置流量控制系统使其可以对1、2、3、4......或N种气体或液体进行电子和备用手动控制。在某些实施例中，可配置一个以上的
流量选择器(如，旋钮、选择开关、拨号盘、滑块、开关)控制同一种气体的流量。可使用额外的选择开关470和/或多位置选择开关来控制更多种类的气体，这些气体可由任意数目的相应的流量控制选择旋钮来控制。流量选择器可包括和/或使用任何模拟或数字选择机构以用于选择流量，例如图4A中所示的旋钮。
[0053]在480所示的直接流量控制模式中，可使用第一流量选择器415来直接选择一氧化二氮或空气的流量，这将取决于通过选择开关470选择何种平衡气体。使用第二流量选择器417来直接选择氧气的流量。如上所述，与电子流量选择器415和417中每一个关联的旋转编码器可对选择进行编码。然后电子控制器可使用编码后的选择通过电子流量控制阀(例如，电子比例阀)来控制各个气体的流量。
[0054]数值显不460 (numeric values)和461以及相应的图形显不420 (graphicalrepresentations)可用于表示每种受控气体的直接流量(例如升/分钟)或百分比流量。可选地，数值显示460和461和/或图形显示420可显示每种气体的所选流量、总流量、两种气体的比率、相对于最优流量的总流量、和/或其他数值、图表、图形、百分比、以及与流量关联的类似信息。在图4A所示的实施例中，显示一氧化二氮占气体总流量的四分之一(1/4或0.25)，而氧气占气体总流量的四分之三(3/4或0.75)。
[0055]图4B所示为本发明一种实施方式的麻醉机的控制面板400，其还包括两个电子滑块491和493 (electronic sliders)，用于在直接流量控制模式中控制气体流量。如图4B所示，除了上述的电子流量选择器415和417以及其他组件以外，用户495 (user)可通过触摸屏界面，上、下滑动电子滑块491和493来进行调整。
[0056]在480所示的直接流量控制模式中，可使用第一滑块491来直接选择一氧化二氮或空气的流量，这取决于通过选择开关470选择何种平衡气体。可使用第二滑块493来直接选择氧气的流量。然后电子控制器可使用编码后的选择通过电子流量控制阀(例如，电子比例阀)来控制各个气体的流量。当使用了电子流量选择器415和417或滑块491和493时，数值显示460和461以及滑块491和493的触摸图标数值可自动更新。
[0057]图5A所示为本发明一种实施方式的麻醉机控制面板500 (control panel)的近视图，其包括两个电子流量选择器515和517 (electronic flowselectors),选择性地配置用于在如580所示的总流量控制模式(total flowmode)中，直接控制氧气和一氧化二氮,或氧气和空气的流量,如570所示。如图5A所示,该麻醉机可包括面板530 (panel)以显示与患者关联的各种测量数据、与气体流量关联的信息、和/或与一种或多种麻醉剂传输关联的信息。可通过各种输入键540 (inputs)改变面板530的显示和/或控制麻醉机。
[0058]当选择开关570 (selection toggle)处于第一位置时(例如02+N20被选中)，可允许操作者通过相应的电子流量选择器515和517控制氧气和一氧化二氮的流量。当选择开关570处于第二位置时(例如02+AIR被选中)，可允许操作者通过相应的流量选择器515和517控制氧气和空气的流量。基于选择开关570的位置，各种流量监控设备和比率测量设备(ratio measuring devices),如520所示,可显示一种或多种气体和/或气体组合的流量。在各种实施例中，还可以选择配置氧气和/或其它气体的备用输入和输出(auxiliaryinputs andoutputs),如 550 所不。
[0059]虽然如图5A所不的实施例具有两个电子流量选择器515和517,但也可以使用任何数目的流量选择器以及与之关联的气体。例如，可配置流量控制系统使其可以对1、2、3、4...或N种气体或液体进行电子和备用手动控制。在某些实施例中，可配置不止一个流量选择器(例如旋钮、选择开关、拨号盘、滑块、开关)以控制同一种气体的流量。可使用额外的选择开关570和/或多位置选择开关来控制更多种类的气体，这些气体可由任何数目的相应的流量控制选择旋钮来控制。流量选择器可包括和/或使用任何模拟或数字选择机构以用于选择流量，例如图5A中所示的旋钮。
[0060]在580所示的总流量控制模式中，使用第一电子流量选择器515来调整气体的总流量。就是说，可使用第一电子流量选择器515来调整氧气和所选的与氧气混合的平衡气体(空气或一氧化二氮)的总流量。可使用第二电子流量选择器517来控制与所选平衡气体(空气或一氧化二氮，取决于通过选择开关570选择何种平衡气体)混合后的氧气浓度。该选择可由旋转编码器进行编码并传送到电子控制器。所选择的比率和流量可通过电子控制器进行计算。然后电子控制器可使用编码后的选择通过电子流量控制阀(例如，电子比例阀)来控制各气体的流量。
[0061]数值显示560 (numeric values)和561以及相应的图形显示520可用于表示每种受控气体的直接流量(例如升/分钟)或百分比流量。可选地，该数值显示560和561和/或图形显示520可显示每种气体的所选流量、总流量、两种气体的比率，相对于最优流量的总流量、和/或其他数值、图表、图形、百分比，以及类似信息。
[0062]在图5A所示的实施例中，所选择的平衡气体为一氧化二氮，如570所示。通过第一电子流量选择器515选择的总流量为10.0。总流量可不含单位，按升/分钟、千克/分钟、和/或其他体积或重量单位相对于时间来计量。可使用第二电子流量选择器517选择氧气占总气体流量的百分比(示出为60%)。
[0063]图5B所示为本发明一种实施方式的麻醉机的控制面板500 (controlpanel),其还包括两个电子滑块591和593 (electronic sliders),用于在总流量控制模式中控制气体的流量。如图5B所示，除了电子流量选择器515和517以及其他上述的组件以外，用户595 (user)可通过触摸屏界面，上、下滑动电子滑块591和593来进行调整。
[0064]在580所示的总流量控制模式中，可使用第一滑块591选择所选择平衡气体和氧气的总流量。可使用第二滑块593直接选择氧气的流量。在图5B所示的实施例中，检测设备的可视显示520展示了理想状态、混合气体的总流量、以及氧气的流量。当使用了电子流量选择器515和517或滑块591和593时，数值显示560和561以及滑块591和593中的触摸图标数值可自动更新。通过电子流量选择器515和517和/或滑块591和593选择的流量和比率可经过电子控制器进行计算。然后电子控制器可使用编码的选择通过电子流量控制阀(例如，电子比例阀)来控制各个气体的流量。
[0065]图6所示为本发明一种实施方式的麻醉机控制面板600 (control panel)的广角视图，包括双模式电子流量选择器(dual mode electronic flowselectors) 615和617以及备用机械流量控制装置(backup mechanical flowcontrols)681、682和683,用于独立控制三种气体的流量。当麻醉传输系统工作在电子模式，可使用两个电子流量控制选择器615和617控制氧气和一氧化二氮或氧气和空气，取决于通过选择开关所做的选择。电子显示装置630 (electronic display)可显示与一种或多种气体流量、麻醉剂、和/或患者测量数据关联的信息。可提供各种触摸输入键640 (touch inputs)。备用控制面板650 (auxiliarycontrol panel)可允许一种或多种气体供应到备用设备。
[0066]可使用模式选择器选择直接流量控制模式或总流量控制模式。在直接流量控制模式下，可使用第一电子流量选择器直接调整一氧化二氮或空气的流量，取决于所选择的平衡气体。可使用第二电子流量选择器直接调整氧气的流量。与所选择流量关联的数字显示装置可显示每种气体的流量、总流量、两种气体的比率、相对于最优流量的总流量、和/或其他数值、图表、图形、百分比、和类似信息。
[0067]可选择性地在总流量控制模式中使用该系统。在总流量控制模式中，可使用第一电子流量选择器调整气体的总流量，包括所选择的平衡气体(空气或一氧化二氮)和氧气。可使用第二电子流量选择器控制氧气混合于所选择的平衡气体(空气或一氧化二氮)的浓度。该选择可由一个或多个旋转编码器编码并传送到电子控制器。可由电子控制器对选择的比率和流量进行计算。然后电子控制器可使用编码后的选择通过电子流量控制阀(例如，电子比例阀)来控制各气体的流量。
[0068]数值显示和相应的图形显示可显示每种受控气体的直接流量(如，升/分钟)或百分比流量。可选地，数值显示和/或图形显示可显示每种气体的所选流量、总流量、两种气体的比率、相对于最优流量的总流量、和/或其他数值、图表、图形、百分比、以及类似信
肩、O
[0069]当麻醉传输系统处于掉电状态和/或用户已选择手动模式，该麻醉传输系统可进入手动模式。在手动模式中，一种或多种气体的流量和/或麻醉剂的传输量可通过手动面板655(manual panel)进行控制。电子显不装置630 (electronic display)、触摸输入装置640 (touch inputs)、电子流量控制选择器615和617、以及其他电子组件在掉电模式不可用，并且当在上电状态的手动模式中它们其中的一个或多个不可用和/或无效。
[0070]手动面板655可包括总流量指不器690 (total flow rate indicator)、手动模式选择器685 (manual mode selector)(如,弹簧柱塞)、以及一个或多个手动操作流量控制选择器(manually operated flow control selectors)681、682、683。在不同的实施例中，手动操作流量控制选择器可用于控制每种可用的气体或可用于控制每种可用的关键气体。在不同的实施例中，当麻醉传输系统处于电子模式时，手动操作流量控制选择器681、682和683可被隐藏、停用、锁定等而不可操作。在手动模式，手动操作流量控制选择器681、682和683可被激活、弹出、解锁等而可操作。
[0071]本发明中所称的麻醉传输系统，也可以称作麻醉呼吸系统或者麻醉呼吸回路、麻醉呼吸循环系统等；流量控制选择器也可称作流量控制器；
[0072]根据描述于此的各种实施例中的任何一种，气体流量控制系统可基于其功能在广泛的领域中使用。在以上示出的实施例中，气体流量控制系统作为麻醉传输系统的一部分。在这些实施例中，一种或多种气体的混合气流可注入或灌注麻醉剂，例如通过蒸发器，向患者可控制地传输麻醉剂和/或一种或多种气体。
[0073]以上应用了具体个例对本申请的各种示例的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请；同时，对于本领域的一般技术人员，依据上述示例，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
【权利要求】
1.一种流体流量控制系统，其特征在于，包括: 第一电子流量控制阀，用于选择性地控制第一流体的流量； 第二电子流量控制阀，用于选择性地控制第二流体的流量； 模式选择器，用于进行直接流量控制模式和总流量控制模式的选择； 第一可旋转流量选择器，配置为: 在总流量控制模式中，所述第一可旋转流量选择器用于选择所述第一流体和第二流体的总流量；以及 在直接流量控制模式中，所述第一可旋转流量选择器用于选择所述第一流体的流量； 第二可旋转流量选择器，用于选择所述第二流体的流量； 第一旋转编码器，用于对通过所述第一流量选择器输出的选择信号进行电子编码； 第二旋转编码器，用于对通过所述第二流量选择器输出的选择信号进行电子编码；以及 控制器，其基于来自所述第一旋转编码器和第二旋转编码器的电子编码后的选择信号传送相应的控制信号到所述第一电子流量控制阀和第二电子流量控制阀，以控制所述第一流体和第二流体的流量。
2.一种流体流量控制系统，其特征在于，包括: 第一电子流量控制阀，用于选择性地控制第一流体的流量； 第二电子流量控制阀，用于选择性地控制第二流体的流量； 第一可旋转流量选择器，用于分别通过所述第一电子流量控制阀和第二电子流量控制阀进行所述第一流体和第二流体总流量的选择； 第二可旋转流量选择器，用于通过所述第二电子流量控制阀进行所述第二流体流量的选择； 第一旋转编码器，用于对通过所述第一流量选择器输出的选择信号进行电子编码； 第二旋转编码器，用于对通过所述第二流量选择器输出的选择信号进行电子编码；以及 控制器，用于传送控制信号到所述第一电子流量控制阀和第二电子流量控制阀，分别控制所述第一流体和第二流体的流量，以使得所述第一流体和第二流体的总流量对应于通过所述第一流量选择器作出的选择，所述第二流体的流量对应于通过第二旋转编码器所作的选择。
3.如权利要求2所述的流体流量控制系统，其特征在于，所述第二流体的流量通过选择第二流体相对于总流量的浓度实现。
4.一种流体流量控制系统，其特征在于，包括: 第一电子流量控制阀，用于选择性地控制第一流体的流量； 第二电子流量控制阀，用于选择性地控制第二流体的流量； 第一可旋转流量选择器，用于通过所述第一电子流量控制阀进行所述第一流体流量的选择； 第二可旋转流量 选择器，用于通过所述第二电子流量控制阀进行所述第二流体流量的选择； 第一旋转编码器，用于对通过所述第一流量选择器输出的选择信号进行电子编码；第二旋转编码器，用于对通过所述第二流量选择器输出的选择信号进行电子编码；以及 控制器，用于传送控制信号到所述第一电子流量控制阀和第二电子流量控制阀，基于来自于所述第一和第二旋转编码器的电子编码后的选择信号，分别控制所述第一流体和第二流体的流量。
5.如权利要求4所述的流体流量控制系统，其特征在于，还包括: 第三电子流量控制阀，用于选择性地控制第三流体的流量； 第三可旋转流量选择器，用于进行对通过所述第三电子流量控制阀的所述第三流体的流量的选择；以及 第三旋转编码器，用于对通过所述第三流量选择器作出的选择进行电子编码；其中 所述控制器还用于传送控制信号到所述第三电子流量控制阀，基于来自于所述第三旋转编码器的电子编码后的选择，控制所述第三流体的流量。
6.如权利要求1、2、4、5中任意一项所述的流体流量控制系统，其特征在于，所述第二流体是氧气。
7.如权利要求1、2、4、5中任意一项所述的流体流量控制系统，其特征在于，所述第一流体是一氧化二氮或空气中的一种。
8.如权利要求1、2、4、5中任意一项所述的流体流量控制系统，其特征在于，还包括电子平衡气体选择器，用于选择一氧化二氮或空气中的一种/两种作为平衡气体。
9.如权利要求1、2、4、5中任意一项所述的流体流量控制系统，其特征在于，所述第一电子流量控制阀和/或第二电子流量控制阀是电子比例阀。
10.如权利要求1、2、4、5中任意一项所述的流体流量控制系统，其特征在于，所述第一可旋转流量选择器和/或第二可旋转流量选择器是可旋转旋钮。
11.如权利要求1、2、4、5中任意一项所述的流体流量控制系统，其特征在于，还包括麻醉蒸发器，用于将蒸发后的麻醉剂混入所述第一流体和第二流体中的至少一种。
12.如权利要求1、2、4、5中任意一项所述的流体流量控制系统，其特征在于，还包括电子显示装置，当处于总流量控制模式时，用于显示代表所述第一流体和第二流体的总流量的第一数值，以及显示代表所述第二流体的流量相对于总流量的百分比的第二数值。
13.如权利要求1、2、4、5中任意一项所述的流体流量控制系统，其特征在于，还包括电子显示装置，当处于直接流量控制模式，用于显示代表所述第一流体流量的第一数值，以及显示代表所述第二流体流量的第二数值。
14.如权利要求1、2、4、5中任意一项所述的流体流量控制系统，其特征在于，还包括电子显示装置，用于显示代表所述第一流体和第二流体之一的流量的虚拟流量管，所述虚拟流量管的可变面积流量计具有模拟浮标。
【文档编号】G05D7/06GK103809619SQ201210452514
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月13日 优先权日:2012年11月13日
【发明者】彼得·肖恩, 克里斯汀·曼弗雷多, 李新胜, 黄成华, 朱冠宇 申请人:深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司