CN101642408A - 心肺复苏机按压控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种心肺复苏机按压控制装置及其控制方法，涉及一种医疗器械。本装置的结构是集成电路控制单元、换向电磁阀单元和按压单元前后依次连接。所述的集成电路控制单元包括微控制器、电源电路和复位电路。本方法主要是：根据按压深度和按压供气时间之间的关系，确定按压深度x毫米所对应的按压供气时间n秒；根据按压频率，确定一个按压/收缩工作循环时间2i秒；换向电磁阀单元完成n秒按压供气；活塞向下运动到所需按压深度处；当按压开始i秒后，换向电磁阀单元实现按压放气；活塞在复位弹簧的作用下返回按压初始位置。由于本发明具备电子化和数字化控制功能，可拓展性强，可面向用户需求实现个性化订制。

Description

心肺复苏机按压控制装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种医疗器械，尤其涉及一种心肺复苏机按压控制装置及其控制方法。

背景技术

在对心肺骤停患者的紧急抢救中，传统的方法是人工徒手胸外心脏按压和人工呼吸。徒手按压时，抢救人员按压技术的好坏直接决定患者复苏的效果：由于按压易疲劳、体力消耗过大，抢救人员难以将按压频率提高到≥100次/分钟，且会因按压力度不当、位置不准而发生肋骨骨折或产生气胸、血胸等。口对口人工呼吸虽然操作简单，但由于施救者的心理障碍而在实际抢救中很少实施：施救者吸入患者肺中的气体，会对施救者造成损害；而被救者吸入的气体大部分也是人体新陈代谢后的废气，无法达到理想的施救效果。

为了对患者进行施救，人们设计出了各种心肺复苏机。

中国专利公开号CN 201263780Y，公开日2009年7月1日，发明创造的名称为《语音提示手动心肺复苏机》，该申请案公开了一种旨在通过可调节按压杆间接完成心脏按压、通过节拍音和七彩刻度提示按压频率和幅度的手动心肺复苏机。

中国专利公开号CN 201108579Y，公开日2008年9月3日，发明创造的名称为《气动心肺复苏机的控制电路》，该申请案公开了一种旨在解决现有心肺复苏机功能单一、操作复杂、按压和输氧频率固定不变问题的控制电路，包括控制中心、电源模块、显示器、按压控制器和呼吸控制器等。

中国专利公开号CN 2822611Y，公开日2006年10月4日，发明创造的名称为心肺复苏机用按压扩胸头，该申请案公开了一种旨在采用圆台状按压头和皮碗状扩胸头以帮助患者心脏排血、肺部排气、胸部肌肉放松扩胸的按压扩胸头。

中国专利公开号CN 2394627Y，公开日2000年9月6日，发明创造的名称为《便携式起动心肺复苏机》，该申请案公开了一种旨在以高压气体为能源和工作介质，可在野外和移动担架上使用的心肺复苏机，包括气动胸外心脏按压装置、呼吸装置和延时气阀等。

以上专利文件可实现按压和呼吸同步进行，比单独采用其中一种抢救方式更有效，已大大增加了抢救的成功率。但它们大多属于机械式控制，很难把按压频率提高到≥100次/分钟，更没有提供按压深度控制和按压/收缩时间比1∶1控制的软硬件方案，不符合心肺复苏机电子化发展趋势的要求。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种心肺复苏机按压控制装置及其控制方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明以高压气体为动力源，基于集成电路控制单元、换向电磁阀单元和按压单元组成按压控制装置，通过软件实现心肺复苏机的按压深度控制和按压/收缩时间比1∶1控制。

一、心肺复苏机按压控制装置(简称控制装置)

包括前后依次连接的集成电路控制单元、换向电磁阀单元和按压单元；

集成电路控制单元包括微控制器、电源电路和复位电路；

电源电路与微控制器的电源端VCC相连，为其提供工作电源；复位电路与微控制器的复位端RST相连，提供硬复位功能；

所述的微控制器采用8位或8位以上单片机；

所述的电源电路为一种常用电路，包括前后连接的第一电源模块和第二电源模块；

所述的复位电路由复位按键、电阻和电容组成，复位按键和电阻串联后又与电容并联。

本控制装置的工作原理：

集成电路控制单元根据按压频率、按压深度和按压/收缩时间比1∶1的控制要求，发送按压频率为m次/分钟(m为正整数)、按压供气时间为n秒(n为正有理数)和按压放气开启时间为i秒(i为正有理数)的控制指令。换向电磁阀单元接收集成电路控制单元的控制指令，电磁阀首先将气路转换至增压位，使高压气体接通至气缸中实现按压供气，活塞在高压气体的作用下向下运动；在按压供气时间n秒后，活塞到达预定按压深度位置，电磁阀将气路转换至保持位，活塞保持预定按压深度位置不变；当按压开始i秒后，电磁阀将气路转换至卸荷位，使气缸接通大气，实现按压放气。换向电磁阀单元接收集成电路的控制指令，完成n秒按压供气，当按压开始i秒后实现按压放气。活塞在高压气体和n秒按压供气时间的作用下向下运动到所需按压深度处，在i秒后由复位弹簧复位。

二、心肺复苏机按压控制方法(简称控制方法)

本控制方法包括下列步骤：

①根据按压深度和按压供气时间之间的关系，确定按压深度x毫米所对应的按压供气时间n秒，n为正有理数；根据按压频率，确定一个按压/收缩工作循环的时间2i秒，i为正有理数；

②集成电路控制单元发送按压供气时间为n秒的指令；

③换向电磁阀单元接收集成电路控制单元的控制指令，完成n秒按压供气；

④按压单元的活塞在高压气体的作用下向下运动到所需按压深度处；

⑤当按压开始i秒后，集成电路控制单元发送按压放气指令；

⑥换向电磁阀单元接收集成电路控制单元的控制指令，实现按压放气；

⑦活塞在复位弹簧的作用下返回按压初始位置。

⑧当按压开始2i秒后，进入下一个工作循环。

由于本发明具备电子化和数字化控制功能，与现有技术相比，具有下列优点和积极效果：

1、通过改变按压供气时间，实现心肺复苏机的按压深度控制；

2、通过软件实现按压/收缩时间比1∶1的控制；

3、功能可拓展性强，可面向用户需求实现个性化订制。

附图说明

图1为本控制装置的结构示意图；

图2为集成电路控制单元的结构方框图；

图3为集成电路控制单元的电路原理图；

图4为集成电路控制单元的控制流程图。

其中：

10-集成电路控制单元，

11-微控制器；

12-电源电路，12.1-第一电源模块，12.2-第二电源模块；

13-复位电路，A-复位按钮，R-电阻，C-电容。

20-换向电磁阀单元，

21-电磁阀，

A-大气接口，B-高压气体接口，C-输出接口，D-控制接口；

E-气塞堵住。

30-按压单元，

31-气缸，32-活塞，33-长杆，34-按压头，35-复位弹簧；

F-大气通口。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进一步说明。

一、控制装置的结构

1、总体

如图1，本发明包括前后依次连接的集成电路控制单元10、换向电磁阀单元20和按压单元30。

2、功能块

(1)集成电路控制单元10

如图2、3，集成电路控制单元10包括微控制器11、电源电路12和复位电路13；

电源电路12与微控制器11的电源端VCC相连，为其提供工作电源；复位电路13与微控制器11的复位端RST相连，提供硬复位功能。

①所述的微控制器11采用8位或8位以上单片机，如AT89C2051；

其软件是：根据按压频率、按压深度和按压/收缩时间比1∶1的控制要求，计算出按压供气时间n秒(n为正有理数)和按压/收缩时间2i秒(i为正有理数)。当按压开始时，向换向电磁阀单元发送将气路转换至增压位的控制指令；在按压开始n秒后，向换向电磁阀单元发送将气路转换至保持位的控制指令；当按压开始i秒后，向换向电磁阀单元发送将气路转换至卸荷位的控制指令；当按压开始2i秒后，向换向电磁阀单元发送将气路转换至增压位的控制指令，初始时间再次置零。依次循环工作。

②所述的电源电路12为一种常用电路，包括前后连接的第一电源模块12.1和第二电源模块12.2，第一个电源模块12.1将220V交流电源转换为24V直流稳压电源；第二电源模块12.2将第一电源模块12.1输出的24V直流稳压电源转换为5V直流稳压隔离电源，用于微控制器11和其他支持电路。

③所述的复位电路13由复位按键A、电阻R、电容C组成，复位按键A和电阻R串联后又与电容C并联。

其工作原理是：当复位按键A按下时，复位电路13接通，为微控制器11复位端RST提供复位高电平，控制微控制器11实现硬复位。

(2)换向电磁阀单元20

如图1，换向电磁阀单元20主要由电磁阀21和外围管路构成。

电磁阀21选用三位五通阀或三位四通阀。

电磁阀21设置有大气接口A、高压气体接口B、输出接口C和控制接口D；

大气接口A和高压接口B分别接大气和高压气体，输出接口C接气缸31的进气口E，控制接口D与集成电路控制单元的控制端连接。

其工作原理是：

换向电磁阀单元20的控制接口D接收集成电路控制单元10的控制指令，电磁阀21首先将气路转换至增压位，使高压气体接口B和输出接口C接通，高压气体输入气缸31中实现按压供气，活塞32在高压气体的作用下向下运动；在按压供气时间n秒后，活塞32到达预定按压深度位置，换向电磁阀单元20的控制接口D接收集成电路控制单元10的控制指令，将气路转换至保持位，活塞32保持预定按压深度位置不变；当按压开始i秒后，换向电磁阀单元20的控制接口D接收集成电路控制单元10的控制指令，将气路转换至卸荷位，使气缸31接通大气，实现按压放气。

(3)按压单元30

如图1，按压单元30是一种常用的按压单元，包括气缸31、活塞32、长杆33、按压头34和复位弹簧35；

在气缸31内设置有活塞32，活塞32、长杆33和按压头34前后依次连接；

在气缸31内，在活塞32的下面设置有复位弹簧35；

在气缸31的顶部和底部分别设置有进气口E和大气通口F。

其工作原理是：

由于气缸31是单作用气缸，回程时不需要通入高压气体，而是利用复位弹簧35恢复，所以在气缸31的底部设置有大气通口F，不用接气管而是直接通向大气。

二、控制方法

如图4所示，为了实现x毫米的按压深度和按压/收缩1∶1控制，集成电路控制单元的工作流程包括下列步骤：

①开始a；

②计算按压深度x毫米所对应的按压供气时间n秒和按压频率所对应的按压/收缩时间2i秒b；

③发送按压供气指令c；

④是否达到n秒d？是则跳转步骤⑤，否则跳转步骤③；

⑤发送按压保持指令e，以使活塞停留在x毫米位置；

⑥按压开始后是否达到i秒f？是则跳转到步骤⑦，否则跳转到⑤；

⑦发送按压放气指令g，以控制活塞在复位弹簧的作用下自动复位；

⑧从按压开始后计时，是否达到2i秒h？是则说明一个按压循环结束，进入下一个工作循环，否则跳转到步骤⑦。

Claims (5)

1、一种心肺复苏机按压控制装置，包括换向电磁阀单元(20)和按压单元(30)；

其特征在于：设置有集成电路控制单元(10)；

集成电路控制单元(10)、换向电磁阀单元(20)和按压单元(30)前后依次连接；

集成电路控制单元(10)包括微控制器(11)、电源电路(12)和复位电路(13)；

电源电路(12)与微控制器(11)的电源端VCC相连；复位电路(13)与微控制器(11)的复位端RST相连；

所述的微控制器(11)采用8位或8位以上单片机；

所述的电源电路(12)包括前后连接的第一电源模块(12.1)和第二电源模块(12.2)；

所述的复位电路(13)由复位按键(A)、电阻(R)和电容(C)组成，复位按键(A)和电阻(R)串联后又与电容(C)并联。

2、按权利要求1所述的一种心肺复苏机按压控制装置，其特征在于：

换向电磁阀单元(20)由电磁阀(21)和外围管路构成；

电磁阀(21)选用三位五通阀或三位四通阀；

电磁阀(21)设置有大气接口(A)、高压气体接口(B)、输出接口(C)和控制接口(D)；

大气接口(A)和高压接口(B)分别接大气和高压气体，输出接口(C)接气缸(31)的进气口(E)，控制接口(D)与集成电路控制单元(10)的控制端连接。

3、按权利要求1所述的一种心肺复苏机按压控制装置，其特征在于：

按压单元(30)是一种常用的按压单元，包括气缸(31)、活塞(32)、长杆(33)、按压头(34)和复位弹簧(35)；

在气缸(31)内设置有活塞(32)，活塞(32)、长杆(33)和按压头(34)前后依次连接；

在气缸(31)内，在活塞(32)的下面设置有复位弹簧(35)；

在气缸(31)的顶部和底部分别设置有进气口(E)和大气通口(F)。

4、按权利要求1所述的一种心肺复苏机按压控制装置的控制方法，其特征在于包括下列步骤：

①根据按压深度和按压供气时间之间的关系，确定按压深度x毫米所对应的按压供气时间n秒，n为正有理数；根据按压频率，确定一个按压/收缩工作循环时间2i秒，i为正有理数；

②集成电路控制单元发送按压供气时间为n秒的指令；

③换向电磁阀单元接收集成电路控制单元的控制指令，完成n秒按压供气；

④活塞在高压气体的作用下向下运动到所需按压深度处；

⑤当按压开始i秒后，集成电路控制单元发送按压放气指令；

⑥换向电磁阀单元接收集成电路控制单元的控制指令，实现按压放气；

⑦活塞在复位弹簧的作用下返回按压初始位置。

5、按权利要求4所述的控制方法，其特征在于集成电路控制单元的工作流程包括下列步骤：

①开始(a)；

②计算按压深度x毫米所对应的按压供气时间n秒和按压频率所对应的按压/收缩时间2i秒(b)；

③发送按压供气指令(c)；

④是否达到n秒(d)？是则跳转步骤⑤，否则跳转步骤③；

⑤发送按压保持指令(e)，以使活塞停留在x毫米位置；

⑥按压开始后是否达到i秒(f)？是则跳转到步骤⑦，否则跳转到⑤；

⑦发送按压放气指令(g)，以控制活塞在复位弹簧的作用下自动复位；

⑧从按压开始后计时，是否达到2i秒(h)？是则说明一个按压循环结束，进入下一个工作循环，否则跳转到步骤⑦。

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