CN103027814A - 一种医用高压氧舱治疗系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种医用高压氧舱治疗系统，包括高压氧舱，连接高压氧舱的氧气供气系统、空气供气系统和废氧排氧系统，还包括计算机监测控系统，计算机监测控系统包括控制器和连接并控制所述的控制器的计算终端，控制器分别连接高压氧舱、氧气供气系统、废氧排氧系统和空气供气系统。本发明通过计算机监测控系统控制高压氧舱的氧气供气系统、空气供气系统和废氧排氧系统，精密监测并调控高压氧舱内的氧压、气压、加压速率、排气速率、温度等各类参数，使患者所处高压氧环境平稳变化，没有突变，减少了产生耳压伤的可能性，并根据实际的压力，温度，氧浓度传感器来控制进出气动薄膜阀调解舱内环境达到最佳的治疗效果。
Description
技术领域
本发明涉及医疗技术设备领域，特别涉及一种通过计算机监控高压氧舱压力的医用高压氧舱系统。
背景技术
单人氧气加压舱是一种以单人治疗形式、用氧气直接加压、并对舱内各项指标进行控制，以创建适合人体在高分压氧环境下进行安全、舒适和有效治疗的设备。
现在的医用高压氧舱包括医用氧气加压舱和医用空气加压舱，舱内压力的加减方式并不十分合理，其操作控制主要通过人手工实现，通过人工调节加、减压管路上的阀门开启度来控制加、减压的速率，保证氧舱内的压力；即使医务人员具有丰富的经验，其操作也不一定十分准确，这就造成了舱压不稳或者氧浓度不标准的情况出现，此时，患者容易在医用氧舱的治疗过程中出现耳朵痛的症状，发现耳膜充血的比例高，医学名称叫耳压伤。出现这类的情况就需要停止高压氧的治疗，高压氧的治疗是需要治疗周期来体现它的疗效的，停止治疗就很难体现医用高压氧舱的优势。
现有的高压氧舱设计多在设备硬件上寻找突破，但不了解人体病理和生命特征，即使由经验丰富的技师操作，仍然不能从根本上解决耳压伤的问题。为了使病人在接受高压氧舱过程中基本上感觉不到耳膜受压，并保证治疗效果。例如专利公告号为201150614Y、名称为“医用空气加压舱吸氧量自动监测计量系统”的中国实用新型专利公开了一种单人供氧氧舱自动监控系统，该专利提供了一种由计算机控制的精细的自动监控装置，可以自动监测显示每个人吸氧时的即时流浪和累计吸氧量，并集中布置于控制台上自动控制，方便观察。但是并不能根据人体特性对舱内压力进行稳定的调节，以解决以上容易出现耳压伤的问题。
发明内容
本发明为解决以上问题，提出一种通过计算机监控舱氧压力的医用高压氧舱系统，能精确的对舱内的氧气压力和废氧进行监测和控制，使舱内氧压平稳变化，并控制废氧的浓度，解决病人在舱压变化不稳定时出现的耳压伤等不适症状的同时达到较好的治疗效果。具体技术方案如下：
一种医用高压氧舱治疗系统，包括高压氧舱，连接高压氧舱的氧气供气系统、空气供气系统和废氧排氧系统；还包括计算机监测控系统，所述的计算机监测控系统包括控制器和连接并控制所述的控制器的计算终端，所述的控制器分别连接所述的高压氧舱、氧气供气系统、废氧排氧系统和空气供气系统，高压氧舱的氧气或空气进出速率和舱内压力的调节通过控制器控制氧气供气系统、废氧排氧系统和空气供气系统的气动薄膜阀实现。
上述的医用高压氧舱治疗系统中，所述计算机监测控系统控制高压氧舱加减气压时，高压氧舱内即时气压满足二次曲线Y＝AX2+B，其中，Y为即时气压，X为气压加减压的时间，A和B为常数。
前述的医用高压氧舱治疗系统中，所述的常数B的值在0.00Mpa至0.15Mpa范围内变化；0.004Mpa/min2≤常数A≤0.050Mpa/min2，或者-0.050Mpa/min2≤常数A≤-0.008Mpa/min2，分别对应加压和减压过程。
前述的医用高压氧舱治疗系统中，所述的常数B的值在0.00Mpa至0.10Mpa范围内变化。
前述的医用高压氧舱治疗系统中，所述的常数B的值为0.00Mpa、0.012Mpa、0.018Mpa、0.032Mpa、0.043Mpa、0.050、0.082Mpa、0.10Mpa或0.15Mpa。
前述的医用高压氧舱治疗系统中，所述的计算机监测控系统还包括通过所述的控制器分别连接的温度传感器、压力传感器和测氧仪；所述的温度传感器和压力传感器设置在所述的高压氧舱内，用于监测高压氧舱内的温度和压力；所述的测氧仪设置在所述的空气供气系统中，用于监测空气供气系统中排入的氧气浓度。所述的氧气供气系统由氧气瓶提供氧气(或医院中心供氧系统)，氧气储存于储氧罐后通过供氧气动薄膜阀向所述的高压氧舱内供氧。所述的供氧气动薄膜阀连接于所述的控制器，由控制器控制氧气的供给速率。所述的氧气供气系统还设有供氧截止阀、柱塞阀、流量计、供氧压力表、减压阀和氧气防爆电磁阀等。
前述的医用高压氧舱治疗系统中，所述的废氧排氧系统通过排氧气动薄膜阀、柱塞阀、排氧截止阀和流量计等控制所述的高压氧舱内氧气的排出。所述的排氧气动薄膜阀连接于所述的控制器，由控制器控制氧气的排出速率。
前述的医用高压氧舱治疗系统中，所述的空气供气系统由储气罐向所述的高压氧舱内供给空气，并通过空气气动薄膜阀、测氧仪和流量计控制空气的供给。
前述的医用高压氧舱治疗系统中，所述的高压氧舱包括高压氧气氧舱和高压空气气压氧舱。即高压氧舱的加减气压可以是氧气加减压方式，也可以是空气加减压方式。
优选的，前述的计算终端包括计算机、工业计算机、PLC、单片机以及PCB板等。PLC，即可编程逻辑控制器；PCB板，即印刷电路板。
本发明通过计算机监测控系统控制高压氧舱的氧气供气系统、空气供气系统和废氧排氧系统，精密监测并调控高压氧舱内的氧压、气压、加压速率、排气速率、温度等各类参数，使患者所处高压氧环境平稳变化，没有突变，减少了产生耳压伤的可能性，并根据实际的压力，温度，氧浓度传感器来控制进出气动薄膜阀调解舱内环境达到最佳的治疗效果。且本发明控制气压加减以二次曲线的方式，可以把加减速率严格控制在国家标准的范围内，使加减压曲线平滑连续、没有突变，减少了产生耳压伤的可能性，增强高压氧舱的治疗效果和安全性。
附图说明
附图1为本发明医用高压氧舱治疗系统的结构示意图；
附图2为本发明一个具体实施例中舱内压力的加减压曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构做进一步说明。
如图1所示，一种医用高压氧舱治疗系统，如图1所示，包括高压氧舱11，连接高压氧舱11的氧气供气系统、空气供气系统和废氧排氧系统，还包括计算机监测控系统，计算机监测控系统包括控制器14和连接并控制控制器14的计算终端13，控制器14分别连接高压氧舱11、氧气供气系统、废氧排氧系统和空气供气系统。
上述的医用高压氧舱治疗系统中，所述计算机监测控系统控制高压氧舱加减气压时，高压氧舱内即时气压满足二次曲线Y＝AX2+B，其中，Y为即时气压，X为气压加减压的时间，A和B为常数。
前述的医用高压氧舱治疗系统中，所述的常数B的值在0.00Mpa至0.15Mpa范围内变化；0.004Mpa/min2≤常数A≤0.050Mpa/min2，或者-0.050Mpa/min2≤常数A≤-0.008Mpa/min2，分别对应加压和减压过程。
前述的医用高压氧舱治疗系统中，所述的常数B的优选值在0.00Mpa至0.10Mpa范围内变化。
前述的医用高压氧舱治疗系统中，所述的常数B的最佳值为0.00Mpa、0.012Mpa、0.018Mpa、0.032Mpa、0.043Mpa、0.050、0.082Mpa、0.10Mpa或0.15Mpa。
计算机监测控系统还包括通过控制器14分别连接的温度传感器12、压力传感器22和测氧仪27；温度传感器12和压力传感器22设置在高压氧舱11内，用于监测高压氧舱11内的温度和压力；测氧仪27设置在空气供气系统中，用于监测空气供气系统中排入的氧气浓度。
氧气供气系统由氧气瓶31提供氧气，氧气经氧气瓶31上设有的氧气减压阀30后储存于储氧罐1，并通过供氧气动薄膜阀5向高压氧舱11内供氧。
供氧气动薄膜阀5连接于控制器14，由控制器14控制氧气的供给速率。
氧气供气系统还设有供氧截止阀6、柱塞阀4、流量计9、供氧压力表7、减压阀8和氧气防爆电磁阀10等，通过器件控制和监测高压氧舱11内氧气的流量和压力，并保证安全。
废氧排氧系统通过排氧气动薄膜阀22、柱塞阀24、排氧截止阀25和流量计21等控制高压氧舱11内氧气的排出。
排氧气动薄膜阀22连接于控制器14，由控制器14控制氧气的排出速率。
空气供气系统由储气罐2向高压氧舱11内供给空气，并通过测氧仪27、空气气动薄膜阀29和流量计28控制空气的供给。
计算终端13包括计算机、工业计算机、PLC、单片机以及PCB板等。PLC，即可编程逻辑控制器；PCB板，即印刷电路板。
高压氧舱11包括高压氧气氧舱和高压空气气压氧舱。
其中，管道的安装及验收依据GB12130-1995《医用高压氧舱》、GB50235-97《工业金属管道工程施工及验收规范》及《医用氧舱安全管理规定》。供氧管路采用紫铜管或抗氧化的不锈钢管，管路上的阀件采用铜质或不锈钢材料制成。在安装前对供氧管路进行清洗、吹扫、脱脂处理。管路上密封元件采用紫铜或聚四氟乙烯材料。管路安装完毕后用氧气或氮气进行气密性试验，试验压力0.2MPa，泄漏率≤5％/h。电工必须持有《特种作业人员操作证》。排废氧管路必须接至室外，且排氧口应高处地面3m以上。
根据玻意耳-马略特定律：一定质量的理想气体，在温度不变得情况下，气体的压强跟体积成反比。根据《医用高压氧舱GB12130》国家标准的规定，治疗舱：最小加压速率≤0.004Mpa/min，最大加压速率≥0.050Mpa/min，最小减压速率≤0.008Mpa/min，最大减压速率≥0.050Mpa/min。
如图2所示，一种舱内压力变化曲线，时间为40分钟，通过计算机监测控系统的精确控制，舱内压力值在0.00Mpa-0.100Mpa之间连续稳定变化，曲线圆滑，其中，sp值为某时刻即时压力值。这种压力变化方式没有突变，不会使病人的产生耳压伤，且能得到最佳的治疗效果。
其中，时间和压力的关系可以很精确(随着时间的变化，每个压力值都在改变)，对于不同的人如男人，女人，老人，小孩等等；只要根据人体特性改变某个压力和时间的关系，即常数B的取值，如取值在0.00Mpa-0.012Mpa-0.032Mpa-0.050Mpa-0.10Mpa内变化。加压时间15分钟分4个阶段，小孩和女人需要20分钟，延长了加减压时间，也是4个阶段，降低了耳压伤的概率，得出不同的曲线。
先计算出即时曲线，即时sp值，即是即时压力值，sp＝A X2+B，把时间和B为常数代入方程式就可以计算sp值。sp是个变化值，随时间不同即sp值是不同的。利用计算机的时钟标定基准时间，用实际的&SP值(即压力变化值)和理论的SP值进行比较，利用加减压的控制过程值和实际压力值的滞后性，从而得到连续平滑的加减压曲线，避免了传统利用PID调节技术而产生的压力突变，造成不必要的耳压伤。而用本发明的数学模型可以做到平滑控制，没有任何突变，哪怕调节阀的一致性不好，系统也会平滑调节。根据临床经验，根据不同的病因，制定不同的治疗方案如煤气中毒就需要的方案，常数B取值：0.00Mpa-0.018Mpa-0.043Mpa-0.082Mpa-0.15Mpa；通用治疗方案的常数B取值：0.00Mpa-0.018Mpa-0.043Mpa-0.082M pa-0.10Mpa。这个系统的优点是任何操作氧舱的医生都会专家一样，针对不同的病灶，选择相应的常数B，都会得到像专家一样的操作治疗效果。安全，平稳，熟练，可靠。
本发明不限于高压氧舱的机械结构，所有利用本发明的加减压变化模型控制氧舱内氧气或空气气压的医疗用高压氧舱都落于本发明请求保护的范围。本发明不限于高压氧舱的机械结构布置，所有通过计算机监测控系统控制高压氧舱的氧气供气系统、空气供气系统和废氧排氧系统，精密监测并调控高压氧舱内各类参数的高压氧舱治疗系统都落于本发明请求保护的范围。
Claims (10)
1.一种医用高压氧舱治疗系统，包括高压氧舱，连接高压氧舱的氧气供气系统、空气供气系统和废氧排氧系统，其特征在于：还包括计算机监测控系统，所述的计算机监测控系统包括控制器和连接并控制所述的控制器的计算终端，所述的控制器分别连接所述的高压氧舱、氧气供气系统、废氧排氧系统和空气供气系统，高压氧舱的氧气或空气进出速率和舱内压力的调节通过控制器控制氧气供气系统、废氧排氧系统和空气供气系统的气动薄膜阀实现。
2.根据权利要求1所述的医用高压氧舱治疗系统，其特征在于：所述计算机监测控系统控制高压氧舱加减气压时，高压氧舱内即时气压满足二次曲线Y＝AX2+B，其中，Y为即时气压，X为气压加减压的时间，A和B为常数。
3.根据权利要求2所述的医用高压氧舱治疗系统，其特征在于：所述的常数B的值在0.00Mpa至0.15Mpa范围内变化；0.004Mpa/min2≤常数A≤0.050Mpa/min2，或者-0.050Mpa/min2≤常数A≤-0.008Mpa/min2，分别对应加压和减压过程。
4.根据权利要求3所述的医用高压氧舱治疗系统，其特征在于：所述的常数B的值在0.00Mpa至0.10Mpa范围内变化。
5.根据权利要求3所述的医用高压氧舱治疗系统，其特征在于：所述的常数B的值为0.00Mpa、0.012Mpa、0.018Mpa、0.032Mpa、0.043Mpa、0.050、0.082Mpa、0.10Mpa或0.15Mpa。
6.根据权利要求1或2所述的医用高压氧舱治疗系统，其特征在于：所述的计算机监测控系统还包括通过所述的控制器分别连接的温度传感器、压力传感器和测氧仪；所述的温度传感器和压力传感器设置在所述的高压氧舱内，用于监测高压氧舱内的温度和压力；所述的测氧仪设置在所述的空气供气系统中，用于监测空气供气系统中排入的氧气浓度。
7.根据权利要求1或2所述的医用高压氧舱治疗系统，其特征在于：所述的氧气供气系统由氧气瓶或医院中心供氧系统提供氧气，氧气储存于储氧罐后，通过供氧气动薄膜阀向所述的高压氧舱内供氧；所述的供氧气动薄膜阀连接于所述的控制器，由控制器控制氧气的供给速率；所述的氧气供气系统还设有供氧截止阀、柱塞阀、流量计、供氧压力表、减压阀和氧气防爆电磁阀。
8.根据权利要求1或2所述的医用高压氧舱治疗系统，其特征在于：所述的废氧排氧系统通过排氧气动薄膜阀、柱塞阀、排氧截止阀和流量计控制所述的高压氧舱内氧气的排出；所述的排氧气动薄膜阀连接于所述的控制器，由控制器控制氧气的排出速率。
9.根据权利要求1或2所述的医用高压氧舱治疗系统，其特征在于：所述的空气供气系统由储气罐向所述的高压氧舱内供给空气，并通过空气气动薄膜阀、测氧仪和流量计控制空气的供给。
10.根据权利要求1或2所述的医用高压氧舱治疗系统，其特征在于：所述的高压氧舱包括高压氧气氧舱和高压空气气压氧舱。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130410 |