本發(fā)明屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種智能調(diào)控人工鼻安全氣囊控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，在機(jī)械通氣呼吸管路中，人工鼻作為其中不可或缺的組成部分，連接于氣管導(dǎo)管及Y形呼吸管路之間，模擬人體解剖氣道對(duì)氣體的濕化、加溫及過濾細(xì)菌作用，減少機(jī)械通氣肺部感染的發(fā)生率。目前，市場上的人工鼻外部材料為硬質(zhì)塑料，重量為25g，而且隨著使用時(shí)間延長水分附著重量漸增，人工鼻的下部邊緣作為呼管路中的最低點(diǎn)，一方面機(jī)械通氣過程中易壓致患者面部皮膚紅、腫，全身麻醉術(shù)中鋪無菌巾覆蓋頭面部而不易察覺，隨著時(shí)間的累積可能更甚者出現(xiàn)皮膚破潰，另一方面易彎折氣管導(dǎo)管致氣管導(dǎo)管成角，增加氣道阻力，造成機(jī)械通氣失敗帶來低氧血癥，造成安全事故。另外，人工鼻是連接螺紋管和氣管導(dǎo)管的部分，其存在脫落的情況。如果其術(shù)中脫落，傳統(tǒng)的人工鼻不能給出有效的警告，并且其使用中其過濾材料使用情況不能有很好的了解和監(jiān)測。容易發(fā)生，人工鼻過濾作用失效仍在使用的情況。

綜上所述，術(shù)中人工鼻過硬的外殼容易壓傷患者皮膚，且其與螺紋管脫落情況，不能給出有效的警告；術(shù)后送蘇醒室時(shí)，無法客觀的監(jiān)測患者是否有呼吸和呼吸頻率等參數(shù)；容易導(dǎo)致醫(yī)療事故。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決術(shù)中人工鼻過硬的外殼容易壓傷患者皮膚，且其與螺紋管脫落情況，不能給出有效的警告；術(shù)后送蘇醒室時(shí)，無法客觀的監(jiān)測患者是否有呼吸和呼吸頻率等參數(shù)；容易導(dǎo)致醫(yī)療事故的技術(shù)問題而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、安裝使用方便、提高工作效率的智能調(diào)控人工鼻安全氣囊控制系統(tǒng)。

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供的智能調(diào)控人工鼻安全氣囊控制系統(tǒng)，所述智能調(diào)控人工鼻安全氣囊控制系統(tǒng)包括：

手動(dòng)旋轉(zhuǎn)調(diào)控氣囊自動(dòng)充氣系統(tǒng)，通過旋轉(zhuǎn)人工鼻主體，使其內(nèi)部通道與人工鼻管壁中的不同壁孔相通，使管路中的氣體進(jìn)入兩個(gè)氣囊中或分別進(jìn)入單個(gè)氣囊中，使之膨脹。并且其可以隨著呼吸機(jī)的運(yùn)行而充入足夠的氣體，氣道壓力改變而改變。

自動(dòng)充氣模塊，用于與氣囊接口連接后給氣囊以一定的恒定壓力進(jìn)行充氣，并顯示氣囊內(nèi)部的壓力；

壓力和呼吸頻率監(jiān)測模塊，通過與管路連接的通道實(shí)時(shí)監(jiān)測管路中氣體的壓力，并通過金屬片的震動(dòng)頻率及幅度通過內(nèi)部芯片換算出患者呼吸通氣過程中的壓力波形以及通氣頻率；其壓力傳感器可采用EFPI光纖壓力傳感器檢測壓力；

濕度監(jiān)測模塊，通過信號(hào)檢測和轉(zhuǎn)換電路將電容的變化轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)變化的方波信號(hào)，再經(jīng)過50HZ濾波處理后送至單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)采集到的方波信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，根據(jù)頻率與濕度線性關(guān)系，計(jì)算得到實(shí)際測量的濕度值，同時(shí)讀取鍵盤輸入的閾值，比較以上兩個(gè)數(shù)值，做出是否驅(qū)動(dòng)報(bào)警芯片的判斷；

氧濃度監(jiān)測模塊，通過氣體傳感器將被測氣體濃度轉(zhuǎn)換為與其成一定關(guān)系的電量輸出，用于檢測氣囊內(nèi)氣體的氧氣濃度；

呼末CO₂濃度檢測模塊，依據(jù)是朗伯比爾定律，通過找到氣體濃度與紅外光的衰減量之間對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)所測紅外方法光衰減量來計(jì)算對(duì)應(yīng)氣體的濃度，用于檢測氣囊內(nèi)氣體的CO₂濃度。

進(jìn)一步，所述手動(dòng)旋轉(zhuǎn)調(diào)控氣囊自動(dòng)充氣系統(tǒng)，通過旋轉(zhuǎn)人工鼻主體，內(nèi)部通道與人工鼻管壁中的不同壁孔相通，使管路中的氣體進(jìn)入兩個(gè)氣囊中或分別進(jìn)入單個(gè)氣囊中。

進(jìn)一步，所述自動(dòng)充氣模塊內(nèi)部設(shè)有電機(jī)和壓力傳感器，與氣囊接口連接后以恒定的壓力給氣囊充氣，并且壓力傳感器會(huì)顯示氣囊內(nèi)部的壓力。

進(jìn)一步，所述壓力和呼吸頻率監(jiān)測模塊內(nèi)部設(shè)有金屬片壓力感應(yīng)裝置。

進(jìn)一步，所述自動(dòng)充氣模塊由低壓氣路、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成；

所述低壓氣路包括氣泵、控制閥和低壓排氣閥；

所述控制系統(tǒng)包括PLC、顯示控制觸摸屏、氣壓傳感器和穩(wěn)壓電源；

所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括入口氣囊氣門芯頂開裝置。

進(jìn)一步，所述濕度監(jiān)測模塊包括：單片機(jī)、濕度檢測和處理電路、主控系統(tǒng)、鍵盤和LED顯示電路、語音芯片錄放電路、電源電路。

進(jìn)一步，所述智能調(diào)控人工鼻安全氣囊包括：

透氣材料層；

所述透氣材料層采用不易撕脫的粘合材料和氣囊緊密粘貼起來；

氣囊通過接口裝置進(jìn)行充氣和放氣；

主體材料層中設(shè)置了上下兩個(gè)通道可以通過側(cè)孔與氣囊和人工鼻連接螺紋管直接相通；

人工鼻連接螺紋管與主體材料層采取可旋轉(zhuǎn)的緊密結(jié)合；

所述人工鼻連接螺紋管的壁孔與主體材料上的管道相通；

連接螺紋管部分管壁側(cè)孔有上下兩個(gè)；

所述連接螺紋管部分的管壁設(shè)置有四個(gè)壁孔。

進(jìn)一步，所述智能調(diào)控人工鼻安全氣囊的保護(hù)裝置包括：單個(gè)模塊主體結(jié)構(gòu)；

所述單個(gè)模塊主體結(jié)構(gòu)通過連接固定裝置固定在管路通道上；

所述單個(gè)模塊主體結(jié)構(gòu)設(shè)置有檢測通道和管路通道；

顯示在各自的顯示屏上，并且有電源開關(guān)；

且單個(gè)模塊主體結(jié)構(gòu)通過連接固定裝置連接在一起；連接固定裝置上安裝有按鈕。

進(jìn)一步，所述管路通道管壁上設(shè)置有單向活瓣插入管路通道內(nèi)部。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：由于本發(fā)明將在人工鼻上安裝多個(gè)監(jiān)測模塊可以實(shí)時(shí)監(jiān)測術(shù)中管路中的氣壓，患者呼吸頻率，氣道中的氧濃度等數(shù)值，低于一定數(shù)值即發(fā)出警報(bào)，預(yù)防脫管而無法發(fā)現(xiàn)的情況。并且其在手術(shù)結(jié)束后可以繼續(xù)監(jiān)測病人從手術(shù)室到蘇醒室或病房這段過程中的患者實(shí)時(shí)的呼吸情況，氣管中氧濃度的情況。以方便醫(yī)師及時(shí)發(fā)現(xiàn)患者的突發(fā)情況，及時(shí)采取緊急措施；在人工鼻上安裝實(shí)時(shí)監(jiān)測人工鼻中過濾裝置中的耗材的濕度的模塊，以方便實(shí)時(shí)監(jiān)測其濕度，以判斷其損耗程度，避免出現(xiàn)其失效仍在使用的情況；與氣管導(dǎo)管連接的部分管路上安裝多個(gè)獨(dú)立的監(jiān)測模塊。主要有四個(gè)模塊。其一，患者氣道壓力和呼吸頻率監(jiān)測模塊，其顯示屏可以實(shí)時(shí)顯示患者術(shù)中的呼吸頻率和管路中壓力及其波形，低于一定的數(shù)值或一段時(shí)間沒有氣流通過即可報(bào)警，以避免術(shù)中出現(xiàn)脫管而無法發(fā)現(xiàn)的情況，并且其在手術(shù)結(jié)束后可以繼續(xù)監(jiān)測病人從手術(shù)室到蘇醒室或病房這段過程中的患者實(shí)時(shí)的呼吸情況，氣管中氧濃度的情況。以方便醫(yī)師及時(shí)發(fā)現(xiàn)患者的突發(fā)情況，及時(shí)采取緊急措施，避免產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。其二，管路中以及人工鼻中過濾耗材的濕度監(jiān)測模塊，其顯示屏可以實(shí)時(shí)監(jiān)測管路中以及人工鼻中過濾耗材的濕度情況，超過一定的數(shù)值即可發(fā)出警報(bào)，避免出現(xiàn)人工鼻過濾作用失效仍在使用的情況。其三，氧濃度監(jiān)測模塊，其顯示屏可以實(shí)時(shí)顯示氣道中氧濃度的情況，以方便進(jìn)一步判斷患者吸入氣體氧濃度情況以及體內(nèi)氧濃度的情況。且低于30％的濃度即發(fā)出警報(bào)，避免出現(xiàn)患者長時(shí)間供氧不足的情況。其四，呼末CO₂濃度檢測模塊。其顯示屏實(shí)時(shí)顯示氣道CO₂濃度，實(shí)時(shí)幫助醫(yī)生判斷病人呼吸循環(huán)的狀態(tài)以及體內(nèi)酸堿的情況。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的智能調(diào)控人工鼻安全氣囊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1、透氣材料層；2、氣囊；3、主體材料層；4、接口裝置；5、人工鼻連接螺紋管；6、壁孔；7、側(cè)孔；8、管道。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的智能調(diào)控人工鼻安全氣囊的保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)智能模塊的示意圖；

圖中：9、顯示屏；10、單個(gè)模塊主體結(jié)構(gòu)；11、電源開關(guān)；12、連接固定裝置；13、按鈕；14、檢測通道；15、管路通道。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作詳細(xì)的描述。

本發(fā)明實(shí)施例提供的智能調(diào)控人工鼻安全氣囊控制系統(tǒng)包括：自動(dòng)充氣模塊、壓力和呼吸頻率監(jiān)測模塊、濕度監(jiān)測模塊、氧濃度監(jiān)測模塊、呼末CO₂濃度檢測模塊。

自動(dòng)充氣模塊：內(nèi)部設(shè)有電機(jī)和壓力傳感器，與氣囊接口連接后壓力傳感器會(huì)顯示氣囊內(nèi)部的壓力，通過設(shè)定一定的壓力范圍，當(dāng)實(shí)際氣囊內(nèi)部壓力低于或高于設(shè)定值時(shí)，電機(jī)會(huì)自動(dòng)給氣囊充氣，以維持恒定的壓力。

壓力和呼吸頻率監(jiān)測模塊：內(nèi)部設(shè)有金屬片壓力感應(yīng)裝置，通過與管路連接的通道實(shí)時(shí)監(jiān)測管路中氣體的壓力，并通過金屬片的震動(dòng)頻率及幅度通過內(nèi)部芯片換算出患者呼吸通氣過程中的壓力波形以及通氣頻率。其壓力傳感器可采用EFPI光纖壓力傳感器檢測壓力。

濕度監(jiān)測模塊：通過信號(hào)檢測和轉(zhuǎn)換電路將電容的變化轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)變化的方波信號(hào)，再經(jīng)過50HZ濾波處理后送至單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)采集到的方波信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，根據(jù)頻率與濕度線性關(guān)系，計(jì)算得到實(shí)際測量的濕度值，同時(shí)讀取鍵盤輸入的閾值，比較以上兩個(gè)數(shù)值，做出是否驅(qū)動(dòng)報(bào)警芯片的判斷。

氧濃度監(jiān)測模塊：通過氣體傳感器將被測氣體濃度轉(zhuǎn)換為與其成一定關(guān)系的電量輸出，用于檢測氣囊內(nèi)氣體的氧氣濃度。

呼末CO₂濃度檢測模塊：依據(jù)是朗伯比爾定律，主要是通過找到氣體濃度與紅外光的衰減量之間對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而根據(jù)所測紅外方法光衰減量來計(jì)算對(duì)應(yīng)氣體的濃度，用于檢測氣囊內(nèi)氣體的CO₂濃度。

自動(dòng)充氣模塊由低壓氣路、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成。其中低壓氣路包括氣泵、控制閥和低壓排氣閥等；控制系統(tǒng)包括PLC、顯示控制觸摸屏、氣壓傳感器和穩(wěn)壓電源等；執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括入口氣囊氣門芯頂開裝置。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣囊進(jìn)行的充放氣工作。通過觸摸屏選項(xiàng),系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)兩種操作方式的自由切換。

EFPI光纖壓力傳感器的結(jié)構(gòu):反射光纖和導(dǎo)入光纖從兩端分別插入一段空芯光纖或石英毛細(xì)管(毛細(xì)管的孔徑約為126～128μm，比125μm的光纖外徑稍大)，再用焊接的方式將毛細(xì)管兩端分別與反射光纖和導(dǎo)入光纖固定，形成EFPI光纖壓力傳感器。

濕度監(jiān)測模塊以單片機(jī)AT89C58軟件設(shè)計(jì)為核心，配以濕度檢測和處理電路、主控系統(tǒng)、鍵盤和LED顯示電路、語音芯片錄放電路、電源電路的硬件設(shè)計(jì)；濕度傳感器的電容值隨著濕度的變化而線性變化，通過信號(hào)檢測和轉(zhuǎn)換電路將電容的變化轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)變化的方波信號(hào)，再經(jīng)過50HZ濾波處理后送至單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)采集到的方波信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，根據(jù)頻率與濕度線性關(guān)系，計(jì)算得到實(shí)際測量的濕度值，同時(shí)讀取鍵盤輸入的閾值，比較以上兩個(gè)數(shù)值，做出是否驅(qū)動(dòng)報(bào)警芯片的判斷。

氧濃度監(jiān)測模塊采用MSP430系列單片機(jī)是美國德州儀器(TI)1996年開始推向市場的一種16位超低功耗的混合信號(hào)處理器(Mixed Signal Processor)。稱之為混合信號(hào)處理器。

呼末CO₂濃度檢測模塊：紅外二氧化碳?xì)怏w傳感器是基于氣體的吸收光譜物質(zhì)的不同而存在差異的原理制成的。不同氣體分子化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，對(duì)于不同波長的紅外輻射的吸收程度就不同，因此，不同波長的紅外輻射依次照射到樣品物質(zhì)時(shí)，某些波長的輻射能被樣品物質(zhì)選擇吸收而變?nèi)?，產(chǎn)生紅外吸收光譜，故當(dāng)知道某種物質(zhì)的紅外吸收光譜時(shí)，便能從中獲得該物質(zhì)在紅外區(qū)的吸收峰。同一種物質(zhì)不同濃度時(shí)，在同一吸收峰位置有不同的吸收程度，吸收程度與濃度成正比關(guān)系。因此通過檢測氣體對(duì)光的波長和強(qiáng)度的影響，便可以確定氣體的濃度。

本發(fā)明位于人工鼻外部邊緣的氣囊可減緩呼吸管路重量對(duì)頭面部的壓迫；氣囊可調(diào)節(jié)的體積大小可適應(yīng)氣管導(dǎo)管外露部分的長度起支撐作用，防止氣管導(dǎo)管彎曲成角；氣囊可以自動(dòng)或手動(dòng)充氣的設(shè)計(jì)方案；氣囊貼合皮膚部分設(shè)有透氣材料；各種模塊的組裝方式，以及各模塊的監(jiān)測方法。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的智能調(diào)控人工鼻安全氣囊包括：透氣材料層1、氣囊2、主體材料層3、接口裝置4、人工鼻連接螺紋管5、壁孔6、側(cè)孔7、管道8。

透氣材料層1采用不易撕脫的粘合材料和氣囊緊密粘貼起來，在充氣和放氣的狀態(tài)下都能保證不撕脫，且能貼合皮膚實(shí)現(xiàn)透氣和緩沖的功能，從而保護(hù)皮膚。氣囊2可以通過接口裝置4進(jìn)行充氣和放氣，其功能的實(shí)現(xiàn)可以通過手動(dòng)的形式或連接自動(dòng)充氣模塊進(jìn)行充放氣。從而達(dá)到在手術(shù)過程中實(shí)現(xiàn)充氣狀態(tài)使頭面部皮膚不至于被人工鼻長時(shí)間壓迫致使損傷。主體材料層3中設(shè)置了上下兩個(gè)通道可以通過側(cè)孔7與氣囊2和人工鼻連接螺紋管5直接相通，在進(jìn)行人工通氣時(shí)可以使管路中的氣體直接進(jìn)入氣囊2使之充起實(shí)現(xiàn)其功能。另外，人工鼻連接螺紋管5與主體材料層3是采取可旋轉(zhuǎn)的緊密結(jié)合的?？梢赃M(jìn)行主體材料層3的軸向旋轉(zhuǎn)，使人工鼻連接螺紋管5的壁孔6與主體材料層3上的管道8相通。從而達(dá)到單獨(dú)充起一側(cè)氣囊的功能。另外，在有需要時(shí)可以通過旋轉(zhuǎn)主體材料層3可以使管道和壁孔側(cè)孔都不相通，從而達(dá)到使氣囊內(nèi)的氣體恒定不變。

本發(fā)明包括：給氣囊充氣的接口裝置；連接螺紋管部分管壁側(cè)孔(有上下兩個(gè)，分別連通后只可以分別充起一個(gè)氣囊)；連接螺紋管部分管壁的四個(gè)壁孔(上下兩個(gè)連通后可以同時(shí)充起上下兩個(gè)氣囊；連通上下兩個(gè)氣囊與連接螺紋管部分的管道。

氣囊可分為上下兩部分，可分別充氣以適應(yīng)術(shù)中頭面部手術(shù)操作空間需求，下方氣囊體積的調(diào)節(jié)可適應(yīng)氣管導(dǎo)管外露部分的長度，更好的契合不同年齡患者需要。透氣材料可以被各種保護(hù)皮膚的材料所替代，自動(dòng)充氣裝置可被電機(jī)充氣方式，外置自動(dòng)充氣裝置替代。人工鼻的主體過濾部分可以安裝流量測定裝置，CO₂監(jiān)測裝置，加熱保濕裝置等。各模塊可以以其他不同的方式安裝，并且更換其他不同的模塊。該發(fā)明可附加固定帶或固定支架等固定方式。

如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的智能調(diào)控人工鼻安全氣囊的保護(hù)裝置包括：顯示屏9、單個(gè)模塊主體結(jié)構(gòu)10、電源開關(guān)11、連接固定裝置12、按鈕13、檢測通道14、管路通道15。

圖2的結(jié)構(gòu)安裝在圖1上；單個(gè)模塊主體結(jié)構(gòu)10通過連接固定裝置12固定在管路通道15上，其每個(gè)單個(gè)模塊都有檢測通道14并且通過管路通道15管壁上的單向活瓣插入管路通道內(nèi)部進(jìn)行監(jiān)測管路中的具體情況。所有的監(jiān)測情況通過相關(guān)的換算都顯示在各自的顯示屏9上，并且有電源開關(guān)11，且各個(gè)模塊可以通過按鈕13松開連接固定裝置12從而更換各個(gè)模塊，方便靈活使用。另外，各個(gè)模塊還有通過各自無線傳輸裝置把所有的數(shù)據(jù)集中傳輸?shù)诫娔X主機(jī)上。方便從電腦上直接觀察各個(gè)模塊的實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)。以方便及時(shí)了解病人情況。

單個(gè)模塊主體結(jié)構(gòu)安裝在人工鼻一側(cè)延長的管路側(cè)壁上，通過人工鼻一側(cè)延長的管路的側(cè)壁上的單向活瓣，各個(gè)模塊可以把檢測通道插入人工鼻一側(cè)延長的管路中，在避免外界空氣和保證氣密性的情況下，檢測管路中的空氣情況。從而間接反映人體氣道中的情況。人工鼻兩側(cè)都可以安裝檢測的模塊，濕度檢測模塊必須安裝在遠(yuǎn)離與氣管導(dǎo)管連接的一側(cè)，從而避免人體呼出的水汽，影響濕度檢測裝置檢測人工鼻中過濾材料的有效性。

用于監(jiān)測相關(guān)數(shù)值的顯示屏；與人工鼻上的連接固定裝置；松開與人工鼻固定裝置的按鈕；檢測通道通過人工鼻上的單向活瓣防漏氣裝置與管路連通監(jiān)測相關(guān)數(shù)值。

本發(fā)明位于人工鼻外部邊緣的氣囊可減緩呼吸管路重量對(duì)頭面部的壓迫；氣囊可調(diào)節(jié)的體積大小可適應(yīng)氣管導(dǎo)管外露部分的長度起支撐作用，防止氣管導(dǎo)管彎曲成角；氣囊可以自動(dòng)或手動(dòng)充氣的設(shè)計(jì)方案；氣囊貼合皮膚部分設(shè)有透氣材料；各種模塊的組裝方式，以及各模塊的監(jiān)測方法。

以上所述僅是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。