CN103809621B - 以机械式控制作为备用的电控式流量控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及将机械式流量控制作为备用的电控式流量控制系统。其中，电子式流量选择器可用于选择流体的流量。当系统处于电控模式时，编码器用于电子式编码所选择的流体流量。控制器接收已编码的流体流量，将相应的控制信号传送给电子阀以允许流体以所选择的流量流动。当系统处于机械模式时，备用的机械式流量选择器直接控制流体流量。当系统处于机械模式时，备用的机械式流量选择器处于弹出位置。当系统处于电控模式时，备用的机械式流量选择器处于缩回位置。本申请还公开了气体和麻醉输送的相关应用。

Description

以机械式控制作为备用的电控式流量控制系统

技术领域

本申请涉及手动调节控制流体流量，具体地，本申请涉及一种将机械式流量控制作为备用的电控式流量控制系统、及其涉及的针阀伸缩控制装置。

背景技术

麻醉机必须准确可靠地控制患者的通气量。现有麻醉气体输送系统中，医师在不同情况下可以通过电控式或机械式控制其中输送的新鲜气体如氧气、笑气和空气的流量。机械式的控制通常都是依靠机械式旋钮针阀来调整通气量。而电控式通常采用全电子式流量计，可以通过设定某一个具体的数值然后由系统自动完成流量的控制。全电子式流量计使得麻醉机气体流量控制更精确、更便捷，同时友好的操作界面也广受用户欢迎。但是全电子式流量计也有一些缺点，比如它对电源的依赖性，必须依靠电才可以起作用；另外，复杂的系统结构也使得全电子流量计的失效率升高。因此，有必要在装备全电子流量计的麻醉机上保留传统的机械式旋钮针阀作为备用，当系统断电或全电子流量计失效时保证气体流量依然准确可调。然而，现有的作为备用的机械式控制中，针阀都是外露的，在操作面板上随时可以被触及，容易误操作，而且整个面板外观不够简洁；此外，已有的备用针阀只能控制氧气的流量。

发明内容

现有麻醉气体输送系统中，医师在不同情况下可以通过电控式或机械式控制其中输送的新鲜气体如氧气、笑气和空气的流量。各种实施方式中，处于电控模式时，一个或多个流量选择器（如旋钮）用于进行电子式选择气体流量。麻醉气体输送系统还可以包括备用的机械式控制设备，用于在未通电状态时控制一路或多路气体的流量。一种实施方式中，三路选择阀、和/或常开阀和常闭阀的组合用于可选择地允许来自电子式比例阀或机械式操作针阀的气体流动。

例如，当流体流量控制系统处于电控模式时，三路选择阀或其它转向阀设备允许来自电子式比例阀的流体流向病人端。当流体流量控制系统处于非通电状态或者是选择为手动控制时，三路选择阀允许来自电子式比例阀的流体流向病人端。可替换地，本申请描述的转向阀设备可包括常开阀和常闭阀的组合，用以替代三路选择阀或是结合三路选择阀一起使用。在一些实施方式中，转向阀设备位于流体输入端和流体控制阀之间；另一些实施方式中，转向阀设备位于流体控制阀和流体输出端之间。

电子式流量控制阀用于选择性地接收来自流体输入端的流体。医师可通过电子式流量选择器得以选择流经电子式流量控制阀的第一流体的流量。例如，对电子式流量选择器选择的内容通过编码器进行电子式编码，然后将已编码的选择内容传送到电子式控制器。基于电子式流量选择器的选择内容，电子式控制器可传送控制信号到电子式流量控制阀用以控制流体流量。电子式流量控制阀可包括电子式比例阀，电子式流量选择器可包括可由医师手动旋转的旋钮。可选地，电子式流量选择器可包括任何各式各样的数字和/或模拟选择器。

在一些实施方式中，通过唯一的电子式流量控制阀来控制每个可用流体的流量。该唯一的电子式流量选择器用于控制各个电子式流量控制阀的流量。或者，选择性地分配一个或多个电子式流量选择器用以控制两个或多个电子式流量控制阀。例如，系统可包括三个电子式流量控制阀，一个用于控制氧气，一个用于控制空气，另一个用于控制笑气。系统还可只设有两个电子式流量选择器，可选择其中一个用于控制空气的流量或者笑气的流量。通过固定分配或选择性地分配任何电子式流量选择器，可以控制任何一个或多个可用流体的流量。

一个或多个机械式流量控制阀用于控制每个可用流体的流量。例如，通过唯一的针阀来机械式地控制每个可用流体的流量。由医师操纵的机械式流量选择器，如旋钮或滑块，可用于机械式地调整通过每个针阀的流量。一些实施方式中，当系统处于电控模式时，可禁用和/或缩回机械式流量选择器以防止误操作的流量调节。

因此，处于电控模式时，通过调整一个或多个电子式流量选择器，可以控制流经一个或多个电子式流量控制阀的一路或多路流体的流量。在通电状态下，禁用和/或以其他方式停止备用的机械式流量控制阀，以防止其供应流体或者多种流体的组合。此外，在通电状态下，禁用和/或缩回备用的机械式流量控制阀相关的机械式流量选择器，以防止流量被调节。

在未通电状态下或是选择为手动操控时，禁用和/或以其他方式停用电子式流量控制阀，以避免其供应流体或多种流体的组合。启用或弹出机械式流量选择器，以允许医师手动控制流经备用的机械式流量控制阀的一路或多路流体的流量。

一些实施方式中，在缩回机械式流量选择器时，例如系统恢复通电或者系统清零复位时，每个备用的机械式流量控制阀的流量被清零复位为起始状态（home state），其中，当系统进入未通电状态时，气体按预设气体流量自动流动。

一种实施方式中，电控式流量控制阀包括电控式步进电机，用于调整流经机械式流量控制阀如针阀的流体流量。本申请提供的各种实施方式中，所描述的流体为气体，如氧气、笑气和/或空气。然而，本申请所描述的系统和方法的各种实施方式适用于任何各种各样的液体和/或气体。

附图说明

图1为麻醉气体输送系统的框图，其中，麻醉气体输送系统设有电控式和备用的机械式控制设备用以控制氧气、笑气和空气的流量。

图2A为设有三个机械式流量控制选择器的麻醉气体输送系统的示意图，其中，这三个机械式流量控制选择器分别用于控制氧气、笑气和空气的流量。

图2B为设有两个电子式流量控制选择器和备用的三个机械式流量控制选择器的麻醉气体输送系统的示意图，其中，电子式流量控制选择器用于对三路气体的每一路进行选择性控制，机械式流量控制选择器用于对每一路气体进行控制。

图3为麻醉气体输送系统的控制面板的特写图，其中包括用于选择性控制氧气和笑气、或者氧气和空气的两个电子式流量控制选择器。

图4为麻醉气体输送系统的控制面板的全貌图，其中包括备用的机械式流量控制部分，用以独立地控制三路气体的流动。

图5为一种实施方式中备用的机械式流量控制选择器处于缩回状态以及处于弹出状态的示意图。

图6为麻醉气体输送系统的控制面板的另一个视图，其中包括电子式流量控制选择器和备用的机械式流量控制选择器。

图7为用于有选择地弹出和缩回三个机械式流量控制选择器的机械部件的示意图。

图8为用于有选择地弹出机械式流量控制选择器的伸缩组件的示意图。

图9为用于控制三路气体的流量的三个机械式流量控制选择器及其相关的针阀组件的顶视图。

图10为用于控制三路气体的流量的三个机械式流量控制选择器及其相关的针阀组件的底视图。

图11为用于将流量选择器组件可滑动地连接到伸缩组件的滑架和横杆组件的示意图。

图12为伸缩组件内部各个元件的剖视图，其中伸缩组件用于有选择地弹出流量选择器组件中的机械式流量选择器。

图13为处于弹出状态的流量选择器组件及伸缩组件的剖视图。

图14为一部分伸缩组件的剖视图。

图15为流量选择器组件的剖视图，其中检测开关确认出机械针阀处于起始状态。

图16为具有位置检测器的流量选择器组件的示意图，其中位置检测器用于有选择地检测出阀杆及相关流量的相对位置。

图17为一种实施方式中设有起始状态组件的流量选择器组件的示意图，其中起始状态组件用于在伸缩组件缩回流量选择器组件时将针阀返回起始状态。

图18为替代实施方式中处于弹出状态的针阀关闭结构示意图。

图19为替代实施方式中处于缩回状态的针阀关闭结构示意图。

具体实施方式

麻醉气体输送过程中对气体采用电子式流量控制虽有用，但还需要提供机械式的控制作为备用。例如，系统失电时，麻醉气体输送过程在失电时仍需要继续供给气体。一些实施方式中，在麻醉气体输送过程中，使用电子式控制设备如微调旋钮以及编码器可以方便地对一路或多路气体的流量进行电子式调整。当发生失电或电源不可用时，可使用独立的备用旋钮。在这些实施方式中，医师需要启用备用旋钮，将机器从电控式切换为手动模式，和/或在切换到手动模式前确保将机械式旋钮设置为需要的状态。

在危急医疗过程中输送麻醉气体时发生失电将造成混乱。医师在看到用于控制同一种气体出现两套旋钮时，可能会觉得不便和/或感到困扰。本申请的各种实施方式中，当流体流量控制系统处于电控模式时，流量选择器如旋钮为电控式的，此时备用的流量选择器为缩回状态或者为不可用。在未通电状态下，或者医师选择启用备用系统时，备用的流量选择器弹出或是为可用。

转向阀设备、机械式操作阀、电子式操作阀、控制器、编码器、流量选择器和/或本申请描述的其它组件的数目根据可用气体（或液体）的数目而定。在各种麻醉气体输送系统中，可以单独对氧气、笑气和/或空气的每一路气体进行控制和/或按比例地对每一路气体进行控制。为输送麻醉剂，可采用蒸发器并混合一路或多路气体使用。

一种实施方式中，转向阀设备可将气体（或液体）流量从气体供给源引至机械式流量控制阀如机械式操作针阀，或引至电控式流量控制阀如电子式比例阀，这取决于系统是否有电或者是否启用备用系统。

如果系统处于电控模式，编码选定的流量，并将编码后的选定流量传送到控制器。然后，控制器发送控制信号到电子式比例阀以得到所选定的流量。伸缩组件使备用的流量控制阀保持为缩回状态。另外，伸缩组件可使备用的流量控制阀保持为不可用或无功能状态。

如果系统处于未通电状态或者医师启用备用系统，备用的流量选择器将被弹出、启用和/或以其它方式得以使用。然后流量选择器选定的流量将被机械式地转换给机械式操作流量控制阀如针阀，以实现所选定的流量。

根据各种实施方式，转向阀设备可包括常开阀和常闭阀，以便可选地阻止来自（或输送到）机械式操作针阀和电子式比例阀的气体流动。转向阀设备可通过任意阀和/或控制设备实现，例如通过三路选择阀实现。

在一些实施方式中，机械式流量控制阀中使用针阀，该针阀结合电子式步进电机的使用可视为电子式流量控制阀。另一些实施方式中，流量选择器包括任意种旋钮、按钮、可转动的致动器、滑块、和/或其他模拟和/或数字选择设备。又一些实施方式中，控制器或控制系统可通过任意硬件、固件、和/或软件的组合得以实现。例如，可采用场编程门阵列（FPGA）实现控制器。一些实施方式中，用于传送控制信号到电子式流量控制阀的电子式控制器不同于气体流量控制系统中的其它电子元件，如微处理器和其它与显示器、触摸屏、数据存储、数据连接等相关的电子元件。电子流量控制的可靠性的提高可通过将电子式流量控制部分从麻醉气体输送设备的其它电子元件分离出、和/或采用硬件而非软件方式来实现。

虽然本申请是以气体流量控制系统来描述各实施方式和实施例，但是其中大部分实施方式可直接适用于或者是修改后适用于任意种流体，包括各种气体和液体。这里作为气体例子的麻醉气体输送用的气体，如氧气、笑气和空气，可通过本申请描述的流体流量控制系统予以控制，该流体流量控制系统可称为气体流量控制系统。

本申请公开的实施方式中使用的一些设备或架构为常用设备或架构，例如通用计算机、计算机编程工具和技术、数字存储介质以及通信网络。计算设备或其它电子式控制器可包括处理器，如微处理器、微控制器、逻辑电路和/或类似器件。处理器可包括专用处理设备如专用集成电路（ASIC）、可编程阵列逻辑（PAL）、可编程逻辑阵列（PLA）、可编程逻辑器件（PLD）、FPGA、或其它定制和/或处理的设备。计算设备还可包括机读存储设备，例如非易失性存储器、静态RAM、动态RAM、ROM、CD-ROM、磁盘、磁带、磁卡、光卡、闪速存储器、或其它机读存储介质。一些实施方式的各个方面可通过硬件、软件、固件或其组合得以实现。

结合附图可更好地理解本申请的各个实施方式，附图中相似元件普遍用相似的数字进行标记。如附图所示或所述，所公开的各实施方式中，各个组件可通过多种不同配置予以排列和设计。此外，一种实施方式所描述的特征、结构或者操作可用于另一种实施方式中，或者一种实施方式所描述的特征、结构或者操作可与另一种实施方式所描述的特征、结构或者特点组合使用。为避免对本申请各方面的描述不清楚，其它实施方式对公知的结构、材料或操作没有给出具体的图示或描述。

因此，本申请如下详细描述的系统或方法的实施方式并不是限制本申请请求保护的范围，而仅仅是表示可能的实施方式。此外，方法涉及的各步骤不需要按指定顺序执行或者即使顺序执行，各步骤也不需要只执行一次。

图1示出了麻醉气体输送系统100的结构框图，系统包括用于控制氧气121、笑气122和空气123的电子式流量控制阀111、112、113和备用的机械式流量控制阀101、102、103。通过交流电源160和/或电池161供电时，麻醉气体输送系统可使用一个或多个电子式流量选择器以控制电子式流量控制阀101、102和103。根据需要可通过配电板179和/或主板175改变和/或转换输入的电源。气体流量板150可包括各种监测和/或控制元件，用以电子式监测、调整、和/或控制麻醉气体输送系统中的气体流量。

一些实施方式中，麻醉气体输送系统可包括各种组件和/或通过气体流量板150与各种组件交互。例如，气体流量板150可包括各种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、视觉指示器、显示器、螺线管（包括电磁开关）、步进电机、触摸屏、和/或外围设备，或者气体流量板150可与列举出的这些零部件连接。此外，气体流量板150可包括位置开关、LED、针阀开关、气体源和/或其他输入的选项，或者气体流量板150可与这些组件连接。例如，医师可通过电子式流量选择器进行输入。电子式流量选择器可包括机械式旋转旋钮或旋转编码器。

当麻醉气体输送系统处于电控模式时，用户可以采用电控式或选择机械式进行操作。当麻醉气体输送系统处于未通电状态，麻醉气体输送系统可采用机械式。处于电控模式时，三路气体即氧气121、笑气122和空气123流经电子式流量控制阀111、112和113、氧气比例控制器125、和/或单向阀130以及流量传感器。处于机械模式时，这三路气体121、122、123流经备用的机械式流量控制阀101、102和103、氧气比例控制器125、和/或回压阀127。

一些实施方式中，为获得所需的气体121、122、123比例，用户可从零流量开始依次加入源气体至总流量（Total Flow），并注意各路气体的总流量的影响。一种备选实施方式中，为得到所需的气体121、122和123的比例，用户可从氧气121的“起始状态（home state）”流量开始，然后调整各路气体121、122、123以得到所需的流量。氧气比例控制器125可确保氧气-笑气的临床安全比。单向阀130可防止由于潜在的从高压到低压引起的气体121、122、123的逆流。

在任一种流量控制模式中，三路气体121、122、123流经单向阀130后，组合为一条气流流经总流量表137，并由总流量表进行测量。麻醉气体蒸发器140可将麻醉剂蒸发为气体。三路选择阀135可用于引导来自备用的机械式流量控制阀101、102、103和电子式流量控制阀111、112、113中的仅一个阀的气体流量。可替代地，三路选择阀可包括一个或多个常开阀和/或常闭阀。转向阀设备可用于替代三路选择阀135和/或常开阀和/或常闭阀。

处于电控模式时，与备用的机械式流量控制阀101、102、103相关的流量控制选择器为禁用、缩回、锁定、和/或其他不可用方式。处于机械模式时（由于失电或用户选择才进入机械模式），与针阀101、102、103相关的流量控制选择器为启用、弹出、解锁、和/或其它可用方式。符号表190中示出了麻醉气体输送系统100的各个组件，在此不作详述。另外，麻醉气体输送系统、气体输送系统、液体输送系统和/或其他相关系统中使用的各种组件、测量设备、监测设备、和/或控制设备可增加到、补充入、和/或替换为图示系统的组件。

图2A示出了设有分别用于控制氧气、笑气和空气的流量的三个机械式流量控制选择器250的麻醉气体输送系统200。图示麻醉气体输送系统200可包括呼吸系统210、麻醉气体蒸发器230、和/或麻醉气体输送系统的其它部件。麻醉气体输送系统200可包括推车240和/或车轮245以增加便携性。电子显示器220可为医师显示关于流量和/或麻醉气体输送过程的信息。此外，电子显示器220可以是触摸显示的，以允许医师选择流量。

图2B示出了设有两个电子式流量控制选择器251和三个备用的机械式流量控制选择器260的麻醉气体输送系统200，电子式流量控制选择器用于为三路气体中的每一路选择流量，备用的机械式流量控制选择器用于分别控制这三路气体中的每一路。类似图2A所示的实施方式，麻醉气体输送系统200包括呼吸系统210、麻醉气体蒸发器230、和/或麻醉气体输送系统中的其它部件。麻醉气体输送系统200可包括推车240和/或车轮245以增加便携性。电子显示器220可为医师显示关于流量和/或麻醉气体输送过程的信息。此外，电子显示器220可以是触摸显示的，以允许医师选择流量。

麻醉气体输送系统299处于电控模式时，三个备用的机械式流量控制选择器260保持缩回和/或不可用状态。当麻醉气体输送系统299进入机械模式（例如由于掉电或用户选择），这三个备用的机械式流量控制选择器260将弹出、解锁、和/或为其它可用方式。如前述，各种内部结构、开关、常开阀、常闭阀、三通阀、和/或其它组件可用于调节麻醉气体输送系统299内的气体流量，这取决于系统是处于手动模式还是电控式。

图3示出了麻醉气体输送系统的控制面板300的特写，其中包括用于可选择地控制氧气和笑气、或氧气和空气的两个电子式流量控制选择器315和317。如图所示，麻醉气体输送系统包括面板330，用于显示各种与病人相关的遥测数据、与气体流量相关的信息、和/或与一路或多路麻醉剂输送相关的信息。不同的输入部分340可用于改变面板330的显示和/或控制麻醉气体输送系统。

在第一位置时，选择开关310可允许医师通过相应的电子式流量控制选择器315和317控制氧气和笑气的流量。在第二位置时，选择开关310可允许医师通过相应的流量控制选择器315和317控制氧气和空气的流量。根据选择开关310的位置，各种流量监测设备和比例测量设备320（Optimizer）、325和327可指示一路或多路气体的流量和/或多路气体的组合的流量。各实施方式中，可使用辅助（AUX）的输入部分和输出部分350以输入和输出氧气和/或其它气体。

虽然图示实施方式示出的是两个电子流量选择器315和317，但可以使用任意数目的流量选择器及任意路气体。例如，流量控制系统可配置为允许对一路、二路、三路、四路、......或N路气体或液体进行电子式控制以及备用的机械式控制。一些实施方式中，一个以上的流量选择器（如旋钮、切换器、表盘、滑块、开关）可用于控制同一路气体的流量。附加的选择开关310和/或多位置选择开关可用来控制各路气体，各路气体受控于任意个相应的流量控制选择旋钮。流量选择器包括和/或使用任何模拟或数字选择机构，包括各图所示的旋钮，来选择流量。

图4示出了麻醉气体输送系统的控制面板400的全貌，包括用于独立地控制三路气体的备用的机械式流量控制部分481、482和483。当麻醉气体输送系统为电控式且用户没有选择机械式，麻醉气体输送系统处于电控模式。处于电控模式时，根据选择开关的选择，使用两个电子式流量控制选择器415和417控制氧气和笑气、或者氧气和空气。电子显示器430可显示与一路或多路气体的流量相关的信息、麻醉剂信息、和/或病人遥测数据。可使用各种触摸式输入部分440。辅助控制面板450可用于对供给到辅助设备的一路或多路气体进行操作。

当麻醉气体输送系统处于未通电状态和/或用户已选择机械式，麻醉气体输送系统处于机械模式。处于机械模式时，通过机械式面板455控制一路或多路气体的流量和/或麻醉剂的输送数量。在未通电状态下，电子显示器430、触摸式输入部分440、电子式流量控制选择器415和417、以及其它电子元件为不可用，通电状态下选择机械式时，这些元件中的一种或多种元件不可用和/或为其他禁用方式。

机械式面板455包括总流量指示器490、机械式选择器485（如弹簧柱塞）、和一个或多个机械式操作流量控制选择器481、482、483。根据各实施方式，机械式操作流量控制选择器可用于操作每路可用气体或每路可用的临界气体。各实施方式中，麻醉气体输送系统处于电控模式时，机械式操作流量控制选择器481、482、483为不可用、缩回、锁定、和/或其它不可操作方式；处于机械模式时，机械式操作流量控制选择器481、482、483为可用、弹出、解锁、和/或其它可操作方式。

图5所示实施方式500示出了处于缩回状态501的备用的机械式流量控制选择器510、520、530以及处于弹出状态502的备用的机械式流量控制选择器510、520、530。图示实施方式包括透视图（501和502上方的图）和前视图（501和502下方的图）。如图所示，总流量指示器550用于指示一路或多路气体的流量。机械式选择器540使用户得以将处于通电状态中的麻醉气体输送系统进入机械模式。当系统从通电状态转为未通电状态，系统自动进入机械模式。处于电控模式（Electronic Flow Control）时，流量控制选择器510、520和530保持为缩回状态（501），由于其不突出、不可用和/或其它不可操作方式，从而不会给用户带来不便或困扰。处于机械模式时（Manual Flow Control），流量控制选择器510、520和530弹出（502），通过突出、可用和/或其他方式提醒用户，告知用户可以用其控制一路或多路气体的流量。

一些实施方式中，机械式流量控制选择器的默认位置为在0升/分钟之上。例如，与氧气的流量相关的机械式流量控制选择器的默认位置为2升/分钟的起始状态，从而当麻醉气体输送系统在使用过程中掉电时，能继续为病人提供临界气体。

图6示出了麻醉气体输送系统的控制面板的另一种视图，包括电子式流量控制选择器615、617和备用的机械式流量控制选择器610、620、630。处于电控模式时，备用的机械式流量控制选择器610、620和630为缩回、锁定、不可用和/或其他不可操作状态。两路或以上气体的流量可通过电子式流量控制选择器615和617予以控制。优化指示器（Optimizer）612指示由电子式控制流量选择器615和617选出的气体总流量。

由于失电和/或响应用户选择机械式选择器640，麻醉气体输送系统进入手动模式。一种实施方式中，机械式选择器640包括柱塞，用于触发电磁开关或电机以便弹出机械式流量控制选择器610、620和630。处于手动模式时，流量指示器650指示由备用的机械式流量控制选择器610、620、630选出的气体总流量。

图7示出了用于选择性地弹出或缩回三个机械式流量控制选择器710、720、730的机械装置700。根据一些实施方式，机械装置700安装在麻醉气体输送系统和/或其它流体流量控制系统的外壳内。本申请结合麻醉气体输送系统和/或其它流体流量控制系统描述机械装置700的实施方式和相关的实施方式。然而，机械装置700可使用于任何系统和设备，其中，具有可选择地弹出和缩回以响应用户选择和/或电源可用性的按钮、旋钮或其它选择器会更为有用。

如图所示，伸缩组件760与流量选择器组件770紧密配合。流量选择器组件包括一个或多个（图示为3个）机械式流量控制选择器710、720、730。旋钮护套740可防止处于缩回状态的机械式流量控制选择器710、720、730被触发。伸缩组件760用于通过将流量选择器组件从缩回位置转为弹出位置，选择性地弹出流量选择器组件770。另外，伸缩组件760用于弹出流量选择器组件770以响应电源中断。手动模式开关750可用于人为的选择弹出流量选择器组件770。

图8示出了用于有选择地弹出流量选择器组件（图未示出）的伸缩组件800。伸缩组件800包括装配板823，用以将机械装置固定连接到麻醉机（或其他设备）。支架块815和电磁开关819安装在底板基座817上。电机810通过电机固定座812安装到底板基座817上。应急按钮（机械式选择器）850安装在装配板823上，用于可操作地接合支架块内的零部件，以便脱离与电磁开关相连的弹簧锁，下文将详细描述。

图9示出了用于控制三路气体流量的三个机械式流量控制选择器910、920、930及相关的针阀组件950、951、952的顶视图900。图示各实施方式中，机械式流量控制选择器910、920、930为旋转旋钮。可替代的实施方式中，机械式流量控制选择器可以是用于直接调整机械式流量控制阀的流量的任意类型的机械式控制选择器。例如，机械式流量控制选择器910、920、930可以是旋转旋钮、渐变旋钮、刻度盘、滑块、旋转开关及类似部件。

旋钮护套940可防止处于缩回状态的每个机械式流量控制选择器910、920、930被触发，阻止相对于装配板的轴向运动，并可保护机械式流量控制选择器910、920、930。

图10示出了用于控制三路气体流量的三个机械式流量控制选择器1010、1020、1030及相关的针阀组件1051、1052、1053的底视图1000。类似地，旋钮护套1040可防止处于缩回状态的每个机械式流量控制选择器1010、1020、1030被触发，阻止机械式流量控制选择器1010、1020、1030相对装配板的轴向运动，并保护机械式流量控制选择器1010、1020、1030。旋钮护套1040可用于消除或减少缩回和/或弹出机械式流量控制选择器1010、1020、1030时潜在的挤压。

根据一些实施方式，每个机械式流量选择器1010、1020、1030具有非圆形孔，用以配合各个针阀1051、1052、1053的非圆形阀杆，阀杆用于使针阀1051、1052、1053独立于机械式流量选择器1010、1020、1030进行轴向运动。因此，可通过每个针阀1051、1052、1053的轴向位移来调节流量，针阀仍可旋转地连接到相应的每个流量选择器1010、1020和1030以便传递用户手动操作引起的扭矩。

如图所示，每个针阀1051、1052、1053包括相应的销钉1061、1062、1063和位置开关1071、1072、1073，用于检测出各自对应的针阀1051、1052、1053是否完全关闭或处于起始状态。

图11示出了包括滑架1155和横杆1165的组件1100，用于将流量选择器组件1170可滑动地连接到伸缩组件（图未示出）。如图所示，流量选择器组件1170包括一个或多个（图示为3个）机械式流量控制选择器1110、1120和1130。旋钮护套1140用于防止处于缩回状态的机械式流量控制选择器1110、1120、1130被触发，阻止其相对于装配板作轴向运动，并用于保护机械式流量控制选择器1110、1120、1130。

滑架1155和横杆1165组件用于将流量选择器组件1170可滑动地连接到伸缩组件，从而通过将滑架1155沿横杆1165平移，使得伸缩组件可滑动地弹出流量选择器组件。替代的实施方式中，可采用将一个设备相对于另一设备移动的其他机构来替代滑架1155和横杆1165组件。

图12示出了机械设备1200中伸缩组件1270内各种元件的剖视图，伸缩组件用于有选择地弹出流量选择器组件1260的机械式流量控制选择器1210、1220和1230。如图所示，通过将锁销1276固定在推动块1272的第一凹部1274内，将流量选择器组件1260锁于缩回状态。位置开关1280检测推动块1272的位置，以便可以电子式或机械式地确定流量选择器组件1260处于缩回状态。

如图所示，通过触发手动操控选择器1250或电磁开关1277放开或弹出流量选择器组件1260。如果手动操控选择器1250被触发，推动销1278的斜端面与锁销1276接触配合，使得锁销1276从推动块1272的第一凹部1274滑动脱出。如果用足够大的力将手动操控选择器1250推的足够远，锁销1276将脱离第一凹部1274。

可选地，当出现电源故障、电子故障、机械故障、软件错误、电子式操控选择、和/或其它严重事件时，将电磁开关1277（如套有弹簧的电磁铁）和锁销1276拉出推动块前端孔1274，使系统进入手动模式。这种情况下，推动块1272脱离锁销1276的锁定，并由于电机弹簧1284的推力而向前平移。也就是说，电机弹簧1284可使得推动块向前平移。固定到滑架和横杆组件（参见图11）的连接块1272的流量选择器组件1260将从缩回状态转为弹出状态，流量控制选择器1210、1220和1230在弹出状态时向外伸出。锁销1276插入推动块后端孔1275，从而将推动块锁定于弹出状态。

根据图示实施方式，为返回缩回状态，电磁开关1277将锁销1276拉出推动块后端孔1275，电机1271通过处于压缩位置的电机弹簧1284将推动块拉回缩回状态。然后通过将锁销1276插入推动块前端孔1274，将连接块锁定于缩回状态。

图13示出了机械设备1300，包括处于弹出状态的伸缩组件1370和流量选择器组件1360的剖视。如图所示，锁销1376插入第二凹部1374以使流量选择器组件保持在弹出状态直至触发电磁开关1377。侧销弹簧1390穿在侧销1388上，侧销在侧销弹簧的作用下插入台阶环1386以防止通过推动销端面1350触发推动销1378。

类似地，位置开关1380可电子式和/或机械式地确定出推动块1372（及相应的流量选择器组件）处于正向弹出状态。然后流量控制选择器1310、1320和1360用于通过触发和调整机械式操作流量控制阀如针阀来手动调整一路或多路气体的流量。

结合图12和图13对其中涉及的动作进行说明：当推动块1272处于缩回状态时，如图12所示，电磁开关1277被触发或者直接按下推动销，锁销1276将从推动块的前端孔1274内脱出从而解除对推动块1272的锁定，推动块1272将在电机弹簧1284的推动下向前滑动直至被底板基座的槽挡住，此时，电磁开关失效或者推动销1278释放，锁销1276插入推动块的后端孔1275内将推动块1272锁住，侧销1388也将在侧销弹簧1390的作用下插入台阶环1386侧面将台阶环1386挡住，此时推动销1278即被锁住（无法按进去），其状态如图13所示；在弹出状态下，如图13所示，电磁开关被触发，锁销1276从推动块的后端孔1275中脱出将推动块1272解锁，再给步进电机1271供电，推动块1272将在电机螺母的作用下向后缩回，走完一定的距离时电磁开关失效，锁销1276插入推动块的前端孔1274内将推动块1272锁住，侧销1388退回推动块1272的孔内，之后步进电机1271掉电，推动块1272又回到缩回状态，如图12所示，至此，一个完整的动作循环结束。

上述实施方式中，针阀的弹出和缩回动作可全部由步进电机实现；又一种实现中可以去掉步进电机，依靠弹簧弹出，人工将针阀推回。

另一种替代方案通过步进电机完成针阀的弹出和缩回，同时在缩回后使所有针阀处于关闭状态，如图17-19所示。

图14示出了伸缩组件1470和流量控制组件1460的部分剖视图1400，其中伸缩组件1470包括推动块1472、步进电机1471、电机弹簧1484、电机固定座1498、直线导轨1499、电机螺母1487、电机螺杆1485；步进电机1471通过螺钉固定到电机固定座1498上，然后通过螺钉整体固定到底板基座1417上，直线导轨1499的导轨通过螺钉固定到底板基座1417上，推动块1472穿过电机螺杆1485固定到直线导轨1499的滑块上，电机螺母1487穿过电机螺杆1485固定到推动块1472上，电机弹簧1484穿过电机螺杆1485压在推动块1472和步进电机1471之间，电机弹簧1484始终处于压缩状态。推动块1472可在电机弹簧1484的推力下沿直线导轨1499向前移动，电机螺母1487可在电机螺杆1485的驱动下推动推动块1472向后移动同时压紧电机弹簧1484。如图所示，电机1471施加扭矩于螺纹状电机螺杆1485上，以便通过电机螺母1487施加平移运动的力到推动块1472上。该平移运动的力大到足以克服电机弹簧1484的推力。应急按钮1450及其推动销复位以便响应后续的触发。机械式流量控制选择器1410和1420连同推动块1472一起缩回。

图15示出了流量选择器组件1500的剖视图，其中检测开关1550通过检测轴向浮动轴衬1555的位置来确定机械式针阀1551是否为起始状态。根据一些实施方式，可调整机械式针阀1551以得到在无气体流动的完全关闭状态和气体流量最大的完全打开状态之间的任何流量。一些实施方式中，当流量控制选择器1520缩回时，针阀进入起始状态。起始状态为预设默认流量。

当流量控制选择器1520缩回时，使用三路选择阀（或其它转向阀设备）以阻止任何当前正流动的气体流过。因此，弹出流量控制选择器1520时，将自动允许与机械式针阀1551的起始状态相应数量的气体流动。例如，起始状态为氧气2升/分钟、笑气和/或空气0升/分钟的流量。每种可用气体可以有不同的可能的起始状态流量。

图16示出了流量选择器组件1600和位置检测器（检测开关1671、1672、1673）的另一视图，位置检测器用于有选择地检测阀杆1691、1692和1693的相对位置。位置检测器1671、1672、1673用于检测其是否与槽1661、1662、1663上的隆起部（如隆起部1663）接合，槽1661、1662、1663位于衬套1665、1666、1667上。

图示实施方式中，针阀1651和1652完全关闭，且阀杆1691和1692完全朝向针阀1651和1652平移。因此，位置检测器1671和1672与隆起突起部（图未示出）接合，并检测出针阀1651和1652为完全关闭。阀杆1693完全朝向流量选择器1630平移，使得针阀1653完全打开。由于位置检测器1673不与突起部1663接合，从而检测出针阀1653没有完全关闭。

图16还示出了三种实施例的阀杆的可能形状。第一阀杆1693为六角形，用于与流量选择器1630的六边形腔体1683接合。第二阀杆1692为矩形，用于与流量选择器1620的矩形腔体1682接合。第三阀杆1693为圆形且具有两个隆起部，隆起部与流量选择器1610的圆形腔体1682内相应的包含物接合。根据一些实施方式，腔体1681、1682、1683可旋转接合阀杆1691、1692、1693，并使阀杆1691、1692、1693相对于流量选择器1610、1620、1630轴向移动。一些实施方式中，旋钮护套1640用于阻止流量选择器1610、1620、1630轴向移动。

一些实施方式中，可使用锁定机构（图未示）以便有选择地防止针阀1651、1652、1653被触发。当流量选择器1610、1620、1630被弹出时，锁定机构自动解锁。可替代地，锁定机构可以由用户锁上和解锁。

图17示出了一种实施方式的流量选择器组件1700，其设有用于当伸缩组件缩回流量选择器组件时使针阀返回起始状态的起始状态组件1771。根据一些实施方式，可调整针阀以得到在无气体流动的完全关闭状态和气体流量最大的完全打开状态之间的任何流量。一些实施方式中，当流量控制选择器1710、1720、1730缩回时，一个或多个针阀进入起始状态。起始状态为预设的默认的一路或多路气体的流量。如图所示，流量控制组件1700处于缩回状态，起始状态组件1771可滑动地与齿轮1751啮合，以使针阀返回默认流量的位置。

图17所示实施方式的可结合如图18-19进行具体说明。如图18所示，包括推板28、齿条固定块29、针阀主体30、齿条31、推板导槽32、操作面板33、护套销钉34、针阀旋钮35、旋钮护套36、针阀阀杆37、齿轮（即图17的1751）、推板下侧板（图未示出）；针阀阀杆37与齿轮固定并穿过针阀主体30和针阀旋钮35，针阀旋钮35的旋转可同时带动针阀阀杆37的旋动，针阀旋钮35固定在针阀护套36内，针阀护套36与护套销钉34连接，护套销钉34穿过推板28的推板导槽32并可在导槽内滑动，推板28的左右运动可带动旋钮护套36的前后运动；三根齿条31并排布置于齿条固定块29内，每根齿条31与相应的齿轮啮合传动；推板下侧板可带动三根齿条31运动直至所有针阀阀杆37处于关闭状态。

动作原理：当针阀处于缩回状态时，如图18所示，所有针阀阀杆37均处于关闭状态，旋钮护套36前端面与操作面板33平齐，当外力（比如步进电机或弹簧作用）拉开推板28时，推板导槽32带动旋钮护套36伸出，所有针阀旋钮35伸出操作面板33；当需要将所有旋钮缩回时，如图18和图19所示，外力（比如步进电机或弹簧作用）推动推板28，推板导槽32带动旋钮护套36缩回，所有针阀旋钮35缩回操作面板33内，同时推板下侧板带动三根齿条31运动直至所有针阀阀杆37处于关闭状态，至此针阀回到缩回状态并且所有针阀关闭。

本申请各实施方式中，针阀固定在推动块上，可以根据需要将针阀弹出供用户操作，当不需要时可以缩回到操作面板内隐藏起来；还可以设有应急按钮，按下后可以直接使针阀弹出，或者也可以通过电磁铁解锁使针阀弹出，弹出后只能通过步进电机将针阀缩回，无论在弹出状态或缩回状态下针阀均能被锁定；从而该装置既可以保证备用针阀的功能又能避免误操作，而且可以保持操作面板的清爽简洁，此外该备用针阀还可同时提供三路气体（氧气、空气和笑气）的控制，弥补了全电子流量计的不足。

如前述，当流量控制选择器缩回时，使用三路选择阀（或其它转向阀设备）阻止任何当前正流动的气体流过。这种实施方式中，弹出流量控制选择器组件时，将自动允许与针阀的起始状态相应数量的气体流动。例如，起始状态为氧气2升/分钟、笑气和/或空气0升/分钟的流量。每种可用气体可以有不同的可能的起始状态流量。

根据本申请描述的任一实施方式，气体流动控制系统可用于许多场合。图示各实施方式中，气体流量控制系统作为麻醉气体输送系统的一部分示出。在这些实施方式中，一路或多路气体的组合气体流注入或以其它输注方式如通过蒸发器输入麻醉剂，然后对麻醉剂和/或一路或多路气体输送到病人端的过程进行控制。

本申请通过各实施方式包括最佳实施方式得以实现。然而，本领域技术人员将认识到，在不脱离本申请公开的范围的情况下，可以做出变化和修改。虽然各实施方式已示出本申请的原则，但是，为适于特定环境和/或操作需求，在不脱离本申请的原则和范围的情况下，可以对本申请的结构、布局、比例、零部件件、材料和组件等作出多种修改。本申请的范围涵盖这些和其他的未提及的更改或修改。

前述说明书已描述了各种实施方式。然而，本领域普通技术人员将理解，可以在不脱离本申请范围下作出各种修改和改变。因此，本申请应视为是说明性的而不是限制性的，并且本申请的范围涵盖所有这些修改。类似地，各实施方式的有益效果、其它优点以及问题的解决方案在前面已有描述。但是，这些有益效果、优点或所采用的解决方案或突显的方案并不能解释为是重要的、必需或必要的特征或特点。因此，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。

Claims (22)

1.一种用于电子式流量控制系统的备用流量控制系统，其特征在于，包括：

至少一个用于控制流体流量的机械式操作流量控制阀；

流量选择器组件；

所述流量选择器组件包括至少一个流量选择器，用于控制所述至少一个机械式操作流量控制阀中的一个，以便对流经所述机械式操作流量控制阀的流体的流量进行调节；以及

伸缩组件，用于

当所述电子式流量控制系统处于机械模式时，有选择地弹出所述流量选择器组件；

当所述电子式流量控制系统处于电控模式时，缩回所述流量选择器组件。

2.如权利要求1所述的备用流量控制系统，其特征在于，还包括手动操控选择器，其中，当所述手动操控选择器被触发时，不论所述电子式流量控制系统处于电控模式或者机械模式，所述手动操控选择器将使所述伸缩组件弹出所述流量选择器组件。

3.如权利要求1所述的备用流量控制系统，其特征在于，还包括流量选择器护套，用于在所述流量选择器组件处于缩回状态时，防止触发所述至少一个流量选择器。

4.如权利要求1所述的备用流量控制系统，其特征在于，每一个机械式操作流量控制阀包括针阀；

和/或，每一个流量选择器包括旋转旋钮。

5.如权利要求1所述的备用流量控制系统，其特征在于，所述流体包括氧气、笑气和空气中的一种。

6.如权利要求1所述的备用流量控制系统，其特征在于，所述流量选择器组件包括：

用于安装所述至少一个流量选择器的安装区；

用于安装所述至少一个机械式操作流量控制阀的安装区，每个机械式操作流量控制阀在完全关闭状态、起始状态和完全打开状态之间进行调整；以及

起始状态组件，用于当所述伸缩组件缩回流量选择器组件时，使所述至少一个机械式操作流量控制阀返回起始状态。

7.如权利要求1所述的备用流量控制系统，其特征在于，所述伸缩组件包括横杆和滑架组件，用于有选择地在弹出位置和缩回位置之间移动所述流量选择器组件。

8.如权利要求1所述的备用流量控制系统，其特征在于，所述伸缩组件包括弹簧和电机组件，用于有选择地弹出和缩回所述流量选择器组件。

9.如权利要求1所述的备用流量控制系统，其特征在于，所述伸缩组件包括电磁开关、弹簧和销组件，用于有选择地弹出和缩回所述流量选择器组件。

10.如权利要求1所述的备用流量控制系统，其特征在于，所述伸缩组件包括：

横杆和滑架组件，用于有选择地在弹出位置和缩回位置之间移动所述流量选择器组件；

用于固定到所述流量选择器组件的推动块，所述推动块连同所述流量选择器组件一起移动所述横杆和滑架组件；

弹簧，用于对所述推动块施力以使其进入所述弹出位置；

锁销，用于在闩锁位置和解闩位置之间拨动，处于所述闩锁位置时，所述锁销用于防止所述推动块移动到所述弹出位置，处于所述解闩位置时，所述锁销用于允许所述推动块移动到所述弹出位置；

手动操控选择器，用于有选择地被触发以拨动所述锁销固定到所述解闩位置；

柱塞，用于有选择地被触发以在所述闩锁位置和所述解闩位置之间拨动所述锁销；

电机，用于有选择地缩回所述推动块；以及

所述锁销用于在电机缩回所述推动块时，自动拨动到所述闩锁位置。

11.一种有选择地弹出和缩回的备用机械式控制部件的方法，所述备用机械式控制部件用于在流量控制系统中控制流体流量，其特征在于，所述方法包括：

通过锁销将流量选择器组件锁在缩回状态，所述流量选择器组件包括：

至少一个用于控制流体流量的机械式操作流量控制阀；和

至少一个流量选择器，用于触发所述至少一个机械式操作流量控制阀中的一个，以便对流经所述机械式操作流量控制阀的流体的流量进行选择；

接收进入机械模式的指令；以及

通过将所述流量选择器组件相对于装配板移动，弹出所述流量选择器组件。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述接收进入机械模式的指令包括：接收来自手动操控选择器的指令，所述手动操控选择器用于使所述流量控制系统进入机械模式。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述接收进入手动模式的指令包括：确定出所述流量控制系统处于非通电状态；

和/或，确定出电控式出错。

14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：当所述流量选择器组件处于缩回状态时，通过流量选择器护套防止触发所述至少一个流量选择器。

15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，每一个机械式操作流量控制阀包括针阀；

和/或，每一个流量选择器包括旋转旋钮。

16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述流体包括氧气、笑气和空气中的一种。

17.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述流量选择器组件包括：

用于安装所述至少一个流量选择器的安装区；

用于安装所述至少一个机械式操作流量控制阀的安装区。

18.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：

当所述流量选择器组件处于缩回状态时，使每个机械式操作流量控制阀返回起始状态，其中，起始状态为流经所述机械式操作流量控制阀的默认流体流量。

19.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述弹出流量选择器组件包括：解锁所述锁销，沿横杆移动与所述流量选择器组件相连的滑架组件。

20.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述弹出流量选择器组件包括：解锁所述锁销，通过弹簧施力于所述流量选择器组件上，以使所述流量选择器组件相对装配板移动。

21.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述弹出流量选择器组件包括：使用电磁开关解锁所述锁销，通过弹簧施力于所述流量选择器组件。

22.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：

接收进入电控模式的指令并作出反应：

通过电机缩回所述流量选择器组件；和

通过有选择地触发电磁开关使得锁销将所述流量选择器组件锁在缩回状态。