CN102908706B - 电子流量监控器、控制方法及麻醉机 - Google Patents

电子流量监控器、控制方法及麻醉机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电子流量监控器、控制方法及麻醉机,包括控制模块、用于输送氧气的氧气支路、用于输送平衡气体的平衡气体支路及用于混合所述氧气和平衡气体的总支路,所述控制模块通过流量传感器计量氧气流量和平衡气体流量,所述氧气支路设有第一流量控制器,所述平衡气体支路设有第二流量控制器,所述第一、第二流量控制器用于在零值和最大值之间调节所在支路的气体流量,所述第一流量控制器和第二流量控制器均与所述控制模块信号连接。第一、第二流量控制器既可以实现气路通断的控制,也可以实现气路流量的调节,减少了通断控制器的数量,简化了结构,降低了成本。

Description

电子流量监控器、控制方法及麻醉机
技术领域
本发明是关于一种电子流量监控器及麻醉机。
背景技术
如图1所示,麻醉机的功能是在手术期间对病人进行吸入麻醉剂和机械通气。麻醉机工作期间,病人吸入的气体是在一个带有钠石灰罐(用来吸收人体呼出的二氧化碳CO2)的密闭式回路中循环利用的。由于回路中气体的消耗(如氧气O2等被人体吸收)和泄漏,因此需要不断进行补充。麻醉机中有一条独立的通道持续的补充气体到病人呼吸回路,这路补充气体一般称为新鲜气体。
新鲜气体的形成一般分为两步:
第一步:氧气和平衡气体(空气Air或一氧化二氮N2O)在流量监控器中以不同的流量进行混合;
第二步:流量监控器输出的混合气体经过麻药(即麻醉药)挥发罐后,形成新鲜气体,输送到病人呼吸回路。
流量监控器调节氧气与平衡气体的流量的方式一般有两种:机械调节方式与电子调节方式。
机械调节方式:用户通过机械针阀调节氧气和平衡气体的流量,并采用流量传感器或机械转子流量计监测氧气和平衡气体的流量。机械调节方式系统简单、成本较低、可靠性高,其缺点在于自动化程度不高。此外,为获得所需要的氧气浓度与总流量,用户需要自行计算所需的氧气和平衡气体的流量。该种方式一般应用于中低端机型。
电子调节方式:用户只需要输入所需的氧气浓度和总流量,系统自动对各种气体流量进行监控,达到用户设定的指标。电子调节方式自动化程度较高,操作简单,精度较高,但系统较为复杂,成本高,一般用于中高端机型。
电子调节方式的流量监控器一般称为电子流量监控器。
如图2所示,现有电子流量监控器一般具有氧气支路2、氧气旁路1、一氧化二氮支路3及空气支路4。氧气支路2一般设有一个通断控制器7(如选通阀)、一个流量控制阀8、一个压力传感器10、一个流量传感器9和一个单向阀11。一氧化二氮支路和空气支路各设有一个通断控制器7,在同一时刻,该两个通断控制器最多只有一个导通。公共气体支路5设有一个流量控制阀8、一个压力传感器10和一个单向阀11。总支路设有一个压力传感器10。氧气旁路1设有一个机械针阀12和一个通断控制器7(该通断控制器是常开类型,即不给电时,该通断控制器打开,选择常开类型的原因是当系统掉电时,氧气旁路能够打开,为病人提供纯氧气;而该电子流量监控器中其他的通断控制器均为常闭类型,即不给电时,通断控制器关闭),该机械针阀用于调节气体流量,该通断控制器可以避免在正常工作情况下时,由于机械针阀未关紧,氧气旁路支路也有氧气通过的情况。
氧气支路、平衡气体支路和总支路的压力传感器的作用是检测气路压力,防止气路压力过高,提高系统安全性;此外,还可以通过压力传感器的信息对当前检测的气体流量值进行补偿计算。
氧气支路和平衡气体支路的单向阀的作用是防止氧气支路和平衡气体支路发生气体倒流现象。
该电子流量监控器具有如下缺点:氧气、平衡气体除了分别通过流量控制阀调节流量外,氧气支路、空气支路、一氧化二氮支路还分别采用通断控制器来控制气路的打开或者关闭,通断控制器数量多,系统成本相对较高,结构相对复杂。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足,提供一种结构简单且成本较低的电子流量监控器、控制方法及麻醉机。
为实现上述目的,本发明采用了以下技术方案:一种电子流量监控器,包括控制模块、用于输送氧气的氧气支路、用于输送平衡气体的平衡气体支路及用于混合所述氧气和平衡气体的总支路,所述控制模块通过流量传感器计量氧气流量和平衡气体流量,所述氧气支路设有第一流量控制器,所述平衡气体支路设有第二流量控制器,所述第一、第二流量控制器用于在零值和最大值之间调节所在支路的气体流量,所述第一流量控制器和第二流量控制器均与所述控制模块信号连接。
进一步的,所述总支路设有用于控制其通断的第一通断控制器,所述第一通断控制器与所述控制模块信号连接。
进一步的,所述总支路还设有用于计量其气体流量的机械式流量计。
进一步的,所述平衡气体支路有多个,各所述平衡气体支路均设有一个第二流量控制器。
进一步的,各所述平衡气体支路共用一个公共气体支路,各所述平衡气体支路的输出连接所述公共气体支路的输入,所述公共气体支路的输出连接所述总支路的输入。
进一步的,所述公共气体支路设有第二流量传感器,所述第二流量传感器与所述控制模块信号连接,所述控制模块通过所述第二流量传感器计量所述平衡气体的流量。
进一步的,所述氧气支路还设有第一流量传感器,所述第一流量传感器与所述控制模块信号连接。
进一步的,所述的电子流量监控器还包括用于旁路掉所述第一流量控制器的氧气旁路。
一种麻醉机,具有所述的电子流量监控器。
一种电子流量监控器的控制方法,包括如下步骤:
接收预设参数,所述预设参数包括氧气浓度、总流量及平衡气体类型;
根据预设参数得出氧气的设定流量和平衡气体的设定流量;
通过第一流量控制器、第二流量控制器来分别控制氧气、平衡气体的实际流量,使实际流量与设定流量一致。
本发明的有益效果是:第一、第二流量控制器既可以实现气路通断的控制,也可以实现气路流量的调节,减少了通断控制器的数量,简化了结构,降低了成本。
附图说明
图1是表示现有麻醉机的新鲜气体形成过程的结构框图;
图2是现有电子流量监控器的结构框图;
图3是本实施方式电子流量监控器的结构框图;
图4是本实施方式电子流量监控器的控制方法的流程框图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图3及图4所示,本实施方式电子流量监控器包括氧气支路2、一氧化二氮支路4、空气支路3、总支路6及控制模块。氧气支路2用于提供纯氧。一氧化二氮支路4和空气支路3用于在控制模块的控制下,选择性的提供空气或一氧化二氮作为平衡气体。总支路6用于混合氧气和平衡气体,并将混合得到的气体输出。控制模块还能够调节氧气和平衡气体的流量,使输出的气体达到设定的氧气浓度和总流量。
氧气支路2设有一个第一流量控制器13、一个第一压力传感器14、一个第一流量传感器15及一个第一单向阀24,该第一流量传感器15位于第一流量控制器13的下游,即氧气先流经第一流量控制器13,再流经第一流量传感器15。第一流量控制器13的作用是既控制氧气支路打开和关断,也调节氧气流量。第一压力传感器14用于检测并防止氧气支路压力过大。第一流量传感器15用于检测并防止氧气支路流量过大。第一单向阀24用于防止氧气倒流。
空气支路3和一氧化二氮支路4共用一个公共气体支路5。空气支路3和一氧化二氮支路4各设有一个第二流量控制器16,该第二流量控制器16既用于控制气路的打开和关断,也用于调节气路流量。在任何时候,空气支路3和一氧化二氮支路4最多有一个支路的第二流量控制器16打开。
公共气体支路5设有一个第二压力传感器17、一个第二流量传感器18及一个第二单向阀19。第二压力传感器17用于检测并防止气路压力过大,以及对第二流量传感器18测得的流量值进行补偿计算。第二流量传感器18用于检测并防止气路流量过大。第二单向阀19用于防止平衡气体倒流。
总支路6设有一个第一通断控制器20和一个用于计量气体流量的机械式流量计21。第一通断控制器20的作用是当各支路的第一、第二流量控制器13、16出现故障时,能有效切断各支路与电子流量监控器的输出之间的连接,提高系统安全性。例如,当一氧化二氮支路4的第二流量控制器16出现问题无法关闭时,会导致一氧化二氮流量过大,对病人造成损害,此时,关闭总支路6的第一通断控制器20,即可切断一氧化二氮的输出。另外,即使在掉电的情况下,机械式流量计21仍能显示总支路6的气体流量。
控制模块与各流量控制器、流量传感器和压力传感器均信号连接。控制模块可以实现人机交互,可以用于预设氧气浓度、总流量及平衡气体类型(如选择空气或一氧化二氮);控制模块可以控制各流量控制器13、16和第一通断控制器20,可以采集各流量传感器、压力传感器、流量控制器和通断控制器的信息。进一步的,当检测到系统出现问题时,控制模块能够关断所有流量控制器和通断控制器的电源,并提示报警。
电子流量监控器还可以具有氧气旁路1,该氧气旁路1能够旁路掉氧气支路2的第一流量控制器13。当控制模块检测到系统出现故障时,关断所有流量控制器及通断控制器的电源,用户能够通过氧气旁路1为病人提供纯氧。氧气旁路1设有一个用于调节气体流量的机械针阀22。氧气旁路还可以设有一个用于控制气路打开和关断的第二通断控制器23,其可以避免在正常情况下,由于机械针阀尚未关紧,氧气旁路也有氧气通过的情况。第二通断控制器23可以为常开类型,即系统出现故障时,第二通断控制器23打开,从而氧气旁路1能够打开。第一通断控制器20可以为常闭类型,即当系统出现故障时,第一通断控制器20关闭。系统出现故障时,可以是系统突然掉电;也可以是系统监测到的参数不在预设参数范围内,如监测的压力超过标准压力范围,则控制模块使第二通断控制器打开;即常开型是指系统正常时,通断控制器关断;系统出现故障时,通断控制器打开。
电子流量监控器的控制方法如下:预设氧气浓度、总流量以及选择平衡气体的类型(选择空气还是一氧化二氮作为平衡气体);控制模块根据预设参数来计算所需要的氧气和平衡气体的流量;接着,判断系统是否出现故障,如果是,则关闭各通断控制器和流量控制器,通过氧气旁路提供纯氧;如果不是,则控制模块打开总支路的第一通断控制器,打开和调节第一流量控制器和第二流量控制器,同时采集各压力传感器和流量传感器的信息,形成闭环控制,直至电子流量监控器的输出气体达到用户设定的氧气浓度和总流量。
对于电子流量监控器,其包括氧气支路、至少一个平衡气体支路、总支路及控制模块。氧气支路2输出氧气,平衡气体支路输出平衡气体,该氧气和平衡气体在总支路混合,相当于氧气支路和平衡气体支路并联后再与总支路串联,总支路输出经过混合的气体。氧气支路可以设有第一流量控制器,平衡气体支路可以设有第二流量控制器,该第一、第二流量控制器均可以控制所在支路的打开和关断,以及调节所在支路的气体流量,相当于第一、第二流量控制器能够在零值和最大值之间调节所在支路的气体流量,该零值相当于关断所在支路,该非零值相当于打开所在支路。第一、第二流量控制器均与控制模块信号连接。
平衡气体支路可以有一个或多个,该平衡气体支路连接总支路,其连接方式有两种:一种是平衡气体支路直接与总支路连接;另一种是平衡气体支路通过公共气体支路连接总支路。当平衡气体支路有多个时,可以是上述连接方式的组合。对于多个平衡气体支路,每个平衡气体支路提供一种平衡气体,但在任何时候,最多选择一种平衡气体。该平衡气体如空气、一氧化二氮或者其它能够用于麻醉机上的能够与氧气混合后使用的气体。第一、第二流量控制器可以采用能够控制气路通断,又能调节气体流量的流量控制阀。
总支路可以设置第一通断控制器,其用于在氧气支路和/或平衡气体支路出现问题时,关断总支路。第一通断控制器可以采用能够控制气路通断的选通阀,也可以采用能够控制气路通断和调节流量的流量控制阀,或者其他能够控制气路通断的结构体;当然,总支路也可以不设置通断控制器。总支路还可以设置用于计量气体流量的机械式流量计,其能够在掉电时显示气体流量,该流量计如机械转子式流量计;当然,总支路也可以不设置流量计。
氧气支路的第一流量传感器可以设置在第一流量控制器的上游,也可以设置在第一流量控制器的下游。平衡气体支路的第二流量传感器可以设置在第二流量控制器的下游,如第二流量控制器设置在一氧化二氮支路或空气支路而第二流量传感器设置在公共气体支路;平衡气体支路的第二流量传感器也可以设置在第二流量控制器的上游,此时,第二流量传感器的数目可以与平衡气体的数目一致。当各平衡气体支路独立而均直接连接总支路时,各平衡气体支路均可以设置第二流量传感器。
氧气支路2和平衡气体支路还可以设置防止气体倒流的单向阀,也可以不设置单向阀。氧气支路2、平衡气体支路、公共气体支路及总支路6可以设置用于检测气路压力的压力传感器,也可以不设置压力传感器。
流量控制器可以设置氧气旁路,该氧气旁路用于旁路掉氧气支路的第一流量控制器。该氧气旁路的输出可以直接连接总支路,如直接连接总支路的输出(即连接电子流量监控器的输出),也可以直接连接氧气支路并位于第一流量控制器的下游,如连接在第一流量控制器和第一流量传感器之间。氧气旁路可以设有常闭类型的第二通断控制器和用于调节流量的第三流量控制器;当然,也可以不设置第二通断控制器或不设置第三流量控制器。
一氧化二氮支路和空气支路可以在各支路的第二流量控制器后,设置检测压力或压差的装置,其作用是检测各支路是否有气体泄漏的情况。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电子流量监控器,包括控制模块、用于输送氧气的氧气支路、用于输送平衡气体的平衡气体支路及用于混合所述氧气和平衡气体的总支路,所述控制模块通过流量传感器计量氧气流量和平衡气体流量,其特征在于:所述氧气支路设有第一流量控制器,所述平衡气体支路设有第二流量控制器,所述第一、第二流量控制器用于在零值和最大值之间调节所在支路的气体流量,所述第一流量控制器和第二流量控制器均与所述控制模块信号连接;所述总支路设有用于控制其通断的第一通断控制器,所述第一通断控制器与所述控制模块信号连接,使所述第一、第二流量控制器出现故障时,关闭所述第一通断控制器;所述总支路还设有用于计量其气体流量的机械式流量计;还包括用于旁路掉所述第一流量控制器的氧气旁路,所述氧气旁路设有一个用于调节气体流量的机械针阀,所述氧气旁路还可以设有一个用于控制气路打开和关断的第二通断控制器。
2.如权利要求1所述的电子流量监控器,其特征在于:所述平衡气体支路有多个,各所述平衡气体支路均设有一个第二流量控制器。
3.如权利要求1所述的电子流量监控器,其特征在于:各所述平衡气体支路共用一个公共气体支路,各所述平衡气体支路的输出连接所述公共气体支路的输入,所述公共气体支路的输出连接所述总支路的输入。
4.如权利要求3所述的电子流量监控器,其特征在于:所述公共气体支路设有第二流量传感器,所述第二流量传感器与所述控制模块信号连接,所述控制模块通过所述第二流量传感器计量所述平衡气体的流量。
5.如权利要求1或4所述的电子流量监控器,其特征在于:所述氧气支路还设有第一流量传感器,所述第一流量传感器与所述控制模块信号连接。
6.一种麻醉机,其特征在于:具有权利要求1-5中任意一项所述的电子流量监控器。
7.一种权利要求1-5中任意一项所述的电子流量监控器的控制方法,其特征在于:包括如下步骤:
接收预设参数,所述预设参数包括氧气浓度、总流量及平衡气体类型;
根据预设参数得出氧气的设定流量和平衡气体的设定流量;
通过第一流量控制器、第二流量控制器来分别控制氧气、平衡气体的实际流量,使实际流量与设定流量一致。
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