一種急救高頻噴射呼吸機(jī)的設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種急救高頻呼吸機(jī)的設(shè)計(jì)方法，它主要由控制模塊，呼吸模塊，病人呼吸面罩，各類傳感器四大模塊構(gòu)成。其中控制模塊包括主控芯片，數(shù)據(jù)采集模塊，顯示模塊，電磁閾控制模塊，報(bào)警模塊，壓力流量采集模塊。呼吸模塊包括呼吸參數(shù)設(shè)置，呼吸模式選擇。病人呼吸面罩包括氣源，二級(jí)減壓閾，高頻電磁閾，節(jié)流閾，空氧混合器，安全閾，噴嘴。各種傳感器包括流量傳感器和壓差傳感器。與傳統(tǒng)的呼吸機(jī)相比加入了高頻功能，而能夠更加及時(shí)的解決病患的痛苦，而且設(shè)計(jì)思路簡(jiǎn)單，能夠快速投入生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】一種急救高頻噴射呼吸機(jī)的設(shè)計(jì)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)療搶救器材【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種急救高頻呼吸機(jī)的設(shè)計(jì)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]呼吸機(jī)作為危重病患者的重要搶救工具，在臨床應(yīng)用越來(lái)越廣，成為I⑶、呼吸科、急診科、麻醉恢復(fù)室等科室必備的設(shè)備，同時(shí)在現(xiàn)代軍隊(duì)建設(shè)中衛(wèi)生裝備建設(shè)也是一項(xiàng)重要的內(nèi)容，而呼吸機(jī)更是其中一項(xiàng)必不可少的醫(yī)療裝備。隨著國(guó)內(nèi)醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)的不斷提升，呼吸機(jī)扮演的不只是急救和搶救，治療也成為了一個(gè)重要任務(wù)，在這種情況下，醫(yī)院對(duì)于呼吸機(jī)的數(shù)量和質(zhì)量上的要求也得到了迅速的增長(zhǎng)。依據(jù)進(jìn)口數(shù)量的統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)目前有超過(guò)3萬(wàn)臺(tái)的國(guó)外呼吸機(jī)，并且保持每年3000多臺(tái)的增長(zhǎng)速度，呼吸機(jī)成為醫(yī)院急救和生命支持的重要設(shè)備。本課題中所涉及高頻急救呼吸機(jī)在某種情況(如戰(zhàn)場(chǎng)上的貫穿傷、ARDS成人呼吸窘迫綜合征、燒傷、嬰幼兒急救等情況)上能夠更加有利于維持病人呼吸功能的正常保持，并且在此同時(shí)能夠更加保護(hù)呼吸系統(tǒng)各個(gè)器官的安全，以及能夠?qū)C(jī)械通氣對(duì)肺部所造成的損壞降低。研究的主要目的就是圍繞著以上各項(xiàng)需求，研制新一代的高頻急救噴射呼吸機(jī)，以滿足戰(zhàn)場(chǎng)救護(hù)，傷員運(yùn)輸護(hù)理等特殊情況下對(duì)病人急救方面的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了快速緩解病人痛苦，解決為重病患者的呼吸問(wèn)題，本發(fā)明提出一個(gè)急救高頻呼吸機(jī)的設(shè)計(jì)方法，為研制呼吸機(jī)提供了必要的幫助。
[0004]本發(fā)明是這樣構(gòu)成的:它主要由控制模塊，呼吸模塊，病人呼吸面罩，各類傳感器4大部分構(gòu)成構(gòu)成。一種急救高頻呼吸機(jī)的設(shè)計(jì)方法，其特征是該方法的總體結(jié)構(gòu)主要由控制模塊，呼吸模塊，病人呼吸面罩，各類傳感器四大部分構(gòu)成。其中控制模塊包括主控芯片，數(shù)據(jù)采集模塊，顯示模塊，電磁閾控制模塊，報(bào)警模塊，壓力流量采集模塊。芯片采用ATMEL公司的8位精簡(jiǎn)指令的AVR系列的ATmegal6。呼吸模塊包括呼吸參數(shù)設(shè)置，呼吸模式選擇。LED使用了 LM2028 (TCB8802)液晶屏，它的點(diǎn)陣數(shù)為320X240。病人呼吸面罩包括氣源，二級(jí)減壓閾，高頻電磁閾，節(jié)流閾，空氧混合器，安全閾，噴嘴。各種傳感器包括流量傳感器和壓差傳感器。通常由敏感器件、轉(zhuǎn)換器件和電子線路組成。
[0005]本發(fā)明的功能在于，提供了一種急救高頻呼吸機(jī)的設(shè)計(jì)方法及思路。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn):設(shè)計(jì)更加合理，引入高頻功能，是呼吸機(jī)更加能達(dá)到急救的效果。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為急救高頻呼吸機(jī)的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖2為控制模塊整體框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳述。
[0010]如圖1所示，本發(fā)明提出了一種急救高頻呼吸機(jī)的設(shè)計(jì)方法，它主要由控制模塊，呼吸模塊，病人呼吸面罩，各類傳感器四大模塊構(gòu)成。其中控制模塊包括主控芯片，數(shù)據(jù)采集模塊，顯示模塊，電磁閾控制模塊，報(bào)警模塊，壓力流量采集模塊。呼吸模塊包括呼吸參數(shù)設(shè)置，呼吸模式選擇。病人呼吸面罩包括氣源，二級(jí)減壓閾，高頻電磁閾，節(jié)流閾，空氧混合器，安全閾，噴嘴。各種傳感器包括流量傳感器和壓差傳感器。通氣管路的設(shè)計(jì)是整個(gè)高頻呼吸機(jī)設(shè)計(jì)中最為重要的一環(huán)，首先要選擇好各部分器件，例如:電磁閥、減壓閥，噴嘴等，因?yàn)橐陨线@些器件都是耗材，都要面對(duì)高壓氣體的沖擊，所以對(duì)這些器材的選擇非常重要。經(jīng)過(guò)比較，電磁閥選用35A-AAA-DFAA-1BA型的兩位三通電磁閥；節(jié)流閥，安全閥，空氧混合器等部件可以自主制作，因?yàn)檫@些部件的精度要求并不是很高；流量傳感器選擇AWP720傳感器，此種傳感器價(jià)格相對(duì)便宜，精度能夠滿足課題所需；噴嘴就選擇工業(yè)上所使用的口徑在5mm左右的即可。
[0011]控制模塊是整個(gè)呼吸機(jī)的控制中樞，它是否穩(wěn)定決定了呼吸機(jī)能否正常工作，進(jìn)而決定了病人的治療效果，如圖2所示。下面就簡(jiǎn)單介紹一下控制模塊的組成:控制模塊中的主控模塊采用ATMEL公司的8位精簡(jiǎn)指令的AVR系列的ATmegal6，具有先進(jìn)的RISC結(jié)構(gòu)，它有131條指令，并且大多數(shù)的指令執(zhí)行時(shí)間為單個(gè)時(shí)鐘周期，只需兩個(gè)時(shí)鐘周期的硬件乘法器；它內(nèi)部集成了 JTAG接口，通過(guò)JTAG接口實(shí)現(xiàn)對(duì)FLASH、EEPR0M、熔絲位和鎖定位的編程，支持?jǐn)U展的片內(nèi)調(diào)試功能；相對(duì)于其他的單片機(jī)，它還具有以下的處理器特點(diǎn):上電復(fù)位以及可編程的掉電檢測(cè)，片內(nèi)經(jīng)過(guò)標(biāo)定的RC振蕩器，片內(nèi)片外中斷源，6種睡眠模式(空閑模式、ADC噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式、Standby模式以及擴(kuò)展的Standby模式)。這款MCU以豐富的片內(nèi)資源、低廉的價(jià)格而深受歡迎，它的引腳兼容AT90s8535，可取代產(chǎn)品中的8535芯片。相對(duì)于ATmega8，它除了 I/O引腳多之外，內(nèi)部集成了 2倍于ATmega8 (16K)的FLASH程序存儲(chǔ)器。它可以使用多種高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)，本課題使用WinAVR開(kāi)發(fā)工具。WinAVR是一組開(kāi)放源代碼的程序集，用于ATMEL公司AVR系列單片機(jī)的開(kāi)發(fā)。它主要包含:GNU程序包Binutils。GNU Binutils非常龐大，WinAVR僅包含與AVR相關(guān)的部分，有AVR匯編器、連接器以及與機(jī)器指令相關(guān)的一些工具。GCC。它是C/和C++編譯器，是GNU項(xiàng)目中的一部分。AVR-LIBC。AVR-LIBC是AVR單片機(jī)C語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)庫(kù)，它為應(yīng)用程序提供標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言函數(shù)以及AVR器件專用的非標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)。WinAVR還包含軟件調(diào)試器GDB、器件編程軟件、文件格式轉(zhuǎn)換工具和文本編輯器等多個(gè)有用工具?？刂颇K是根據(jù)壓力傳感器和流量傳感器對(duì)呼吸通道進(jìn)行時(shí)時(shí)監(jiān)控所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)時(shí)控制的，并且能夠反映每時(shí)每刻機(jī)器管路內(nèi)的氣體參數(shù)狀況，以便于醫(yī)療人員能夠根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要進(jìn)行呼吸參數(shù)的設(shè)置。在電子電路及設(shè)備中，電源是重要組成部分，為系統(tǒng)運(yùn)行提供電力，而電子電路及設(shè)備都需要穩(wěn)定的電源供電，其中有很多的設(shè)備需要直流電源，本設(shè)備也不例外。本發(fā)明中的電源模塊有兩項(xiàng)功能:其一、內(nèi)置電池可以為設(shè)備提供所需電力，保證設(shè)備在沒(méi)有外接電源的環(huán)境中能夠正常工作；其二、可以將外接的單相交流電經(jīng)過(guò)電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓。交流電壓通過(guò)整流、濾波后雖然變?yōu)榻涣鞣至枯^小的直流電壓，但是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或者負(fù)載變化時(shí)，其平均值也將隨之變化。穩(wěn)壓電路的功能是使輸出直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)和負(fù)載電阻變化的影響，從而獲得足夠高的穩(wěn)定性。
[0012]呼吸模塊的模式選擇與記錄要引用IXD的可分為段式IXD、字符式IXDjP點(diǎn)陣式LCD。其中段位式LCD和字符式LCD只能用于字符的和數(shù)字的簡(jiǎn)單顯示，不能滿足圖形曲線和漢字顯示的要求；而點(diǎn)陣式LCD不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示各種圖形、曲線以及漢字并且可以實(shí)現(xiàn)屏幕上下左右滾動(dòng)、動(dòng)畫(huà)功能、反轉(zhuǎn)、閃爍等功能，在各種顯示要求下應(yīng)用十分廣泛。本發(fā)明中使用了 LM2028 (TCB8802)液晶屏，它的點(diǎn)陣數(shù)為320X240，用于實(shí)時(shí)顯示氣道壓力曲線、潮氣量、呼吸比和呼吸頻率等參數(shù)，并且它的屏幕大小能夠使呼吸波形顯示的更加緊湊，可以使得使用人員更加清晰的觀察到病人的各種呼吸參數(shù)的變化。
[0013]傳感器模塊的設(shè)計(jì)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“傳感器通用術(shù)語(yǔ)”中的定義:“傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換為有用信號(hào)的器件或裝置”。傳感器通常由敏感器件、轉(zhuǎn)換器件和電子線路組成。在急救呼吸機(jī)上對(duì)病人的一些參數(shù)的必要監(jiān)測(cè)都是通過(guò)傳感器來(lái)完成的。對(duì)病人潮氣量、二氧化碳含量、氣道壓力、通氣狀況等一些重要參數(shù)的監(jiān)測(cè)是十分重要的，它能夠使治療人員準(zhǔn)確的了解病人的生理狀況，從而進(jìn)一步對(duì)病患做出正確的治療。而且，對(duì)呼吸動(dòng)力學(xué)參數(shù)的連續(xù)監(jiān)測(cè)也是實(shí)現(xiàn)呼吸機(jī)自動(dòng)控制的基礎(chǔ)。報(bào)警系統(tǒng)是在傳感器模塊的基礎(chǔ)上所建立的，包括以下幾項(xiàng):1.系統(tǒng)管路內(nèi)氣壓過(guò)壓報(bào)警:可調(diào)范圍2?5 KPa，允許誤差±15% ;2.系統(tǒng)管路壓力過(guò)低報(bào)警:可調(diào)范圍200?2000 KPa，允許誤差±15% ；3.窒息報(bào)警:20s，誤差為±20% ;窒息發(fā)生時(shí)有聲、光報(bào)警；報(bào)警能夠使醫(yī)療人員及時(shí)地得知病人的危機(jī)狀況，通過(guò)聲、光報(bào)警來(lái)提醒，從而保護(hù)病患的生命安全。
【權(quán)利要求】
1.一種急救高頻呼吸機(jī)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，該方法的總體結(jié)構(gòu)主要由控制模塊，呼吸模塊，病人呼吸面罩，各類傳感器四大部分構(gòu)成，其中控制模塊包括主控芯片，數(shù)據(jù)采集模塊，顯示模塊，電磁閾控制模塊，報(bào)警模塊，壓力流量采集模塊，呼吸模塊包括呼吸參數(shù)設(shè)置，呼吸模式選擇，病人呼吸面罩包括氣源，二級(jí)減壓閾，高頻電磁閾，節(jié)流閾，空氧混合器，安全閾，噴嘴，各種傳感器包括流量傳感器和壓差傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的急救高頻呼吸機(jī)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，主控模塊采用ATMEL公司的8位精簡(jiǎn)指令的AVR系列的ATmegal6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的急救高頻呼吸機(jī)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，使用了LM2028(TCB8802)液晶屏，它的點(diǎn)陣數(shù)為320X240。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的急救高頻呼吸機(jī)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，面罩應(yīng)考慮氣源，二級(jí)減壓閾，高頻電磁閾，節(jié)流閾，空氧混合器，安全閾，噴嘴等部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的急救高頻呼吸機(jī)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，傳感器由敏感器件、轉(zhuǎn)換器件和電子線路組成。
【文檔編號(hào)】A61M16/00GK104127943SQ201310160193
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2013年5月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月3日
【發(fā)明者】李稱鑫, 劉雁飛, 張丹丹 申請(qǐng)人:天津市天堰醫(yī)教科技開(kāi)發(fā)有限公司