CN103330980A - 一种智能的吸氧用计量仪器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能的吸氧用计量仪器，属于吸氧治疗时计算流量、吸氧时间、费用等使用的医疗器械和计量器具。其优点是采用光辐射扫描技术确定浮子位置并采用集成电路与单片机计算并读出对应的流量，准确度高，可以大大提高吸氧计费的准确性、公正性，减少医患矛盾的产生；同时更方便快捷，减少护士工作量。

Description

一种智能的吸氧用计量仪器

所属技术领域

本发明涉及一种智能的吸氧用计量仪器，属于吸氧治疗时计算氧气流量、吸氧时间、吸氧费用等使用的医疗器械和计量器具。

背景技术

吸氧是医院最常用的抢救或治疗手段之一。流量计是吸氧过程中调节和观察氧气流量必备的器械和计量器具之一。目前国内医院普遍采用浮子流量计，其原理是利用流经的氧气气流吹起锥度管内的浮子，目测浮子的位置所对应的流量刻度计算流量，但这类产品的缺陷是误差大、读数不方便，数据无法存储。

近几年来，国内也出现采用各种气体流量传感器与单片机结合的技术方案制备电子式流量计，但由于吸氧过程中流量要求精度高(国家行业标准要求误差不超过4％)，而精密气体流量传感器的价格很高，仅气体流量传感器的单价高达数据百元至上千元不等，引起产品整体造价过高，因此无法在医院普及使用。

为此，本发明在提出了一种智能的吸氧用计量仪器全新技术方案，体积小、精度高、造价低，功能齐全，有利于普及推广使用。

发明内容

本发明主要由基座、流量开关、界面控制键、显示屏、氧气输入接口、氧气输出接口、氧气湿化装置、外壳、集成电路、单片机、锥度管、浮子、发光二极管、光敏二极管/或光敏三极管、氧气连接管路、氧气输入孔、氧气输出孔组成。

所述的基座是指能将各部件直接或间接集成安装的底座平台，内部有供氧气输入或输出的通路，同时可设有若干个氧气输入孔和氧气输出孔；基座一般采用铜、铝合金或者高强度高分子材料等材质制成。

所述的流量开关固定在基座上，应能轻松顺时针或逆时针旋转，旋转时能调节氧气流量并使流量相对应地减少或增大；当完全关闭流量开关时，氧气输入或输出通路被关闭。

所述的锥度管是透明或半透明的、内径带有锥度的透明管子；锥度自上而下内径逐步由大变小，一般可采用玻璃或PE等硬质透明材料制成圆柱形管子。锥度管固定于基座的任意一个侧面，优选的是固定于基座的正上方；锥度管的小口径一端与基座的一个氧气输入孔密闭连通、锥度管的大口径一端直接或间接与氧气输出接口连通。

所述的锥度管内设有浮子，浮子能在锥度管两端自由顺滑移动，锥度管的小口径一端有气流输入时，浮子能在气流作用下向上漂浮，而且气流强度越大浮子漂浮越高，气流强度减弱时浮子缓慢回落，气流关闭后浮子回到起始点。

锥度管外周至少设有10对发光二极管与光敏二极管/或光敏三极管构成的光扫描组合(一对是指一只发光二极管与一只光敏二极管/或光敏三极管组成的发射与接收元件的组合)，发光二极管与光敏二极管/或光敏三极管组成的光扫描点在锥度管外周的分布排列方式不限，可以呈正面相对排列，也可以是环形、圆形排列。优选的方案是采用20-40对发光二极管与光敏二极管/或光敏三极管组成的光扫描组，在锥度管外周分成两列成正面分布排列，一列为发光二极管光组成的光发射组，另一列为光敏二极管/或光敏三极管组成的光接收组；发光二极管与光敏二极管/或光敏三极管最好是一一对应排列，其工作时产生的光辐射扫描和接收区域能覆盖锥度管内浮子的有效移动范围(注：浮子的有效移动范围是指工作流量产生时浮子在锥度管内的位移距离或漂移范围)。发光二极管光、光敏二极管/或光敏三极管采用导线与单片机或集成电路连接，集成电路对光信号进行预处理，获取清晰的信号，输送到单片机。

本发明至少应设有至少一个单片机用于完成光辐射扫描信号接收、数据处理、数据存储、发送等功能，单片机与集成电路连接。优选的方案是本发明设置有二个单片机，一个为主单片机、一个为副单片机。副单片机用于高速扫描光辐射信号、浮子位置动态信号的接收和预处理等，并通过SPI通讯方式发送给主单片机；主单片机接收到上述信号后，根据内置的“浮子位置一对应流量”数据模型进行分析计算，得出瞬时流量值，并完成数据读出、存储、费用结算、工作异常报警及通讯等功能的实现。

所述的显示屏是指能够显示单片机或集成电路输出的氧气流量、吸氧时间、费用结算等数据信号的装置，一般采用液晶显示屏制成，显示屏与集成电路连接。

所述的界面控制键是指吸氧过程中用于读取流量、存储数据、计算时间或费用等功能实现的操作界面按钮，一般可设置“确定”、“计费模式(包含T模式按钮、L模式按钮)”、“停止”等各种功能性控制开关。

所述的氧气输入接口是指能与氧气源连通的部件，氧气输入接口的一端与基座密闭固定，另一端能与供氧端口(如壁式中心供氧终端、氧气瓶等)快速密闭连接。

所述的氧气输出接口是指与吸氧管等医用耗材连接的端口，一端与基座密闭固定，另一端能与一次性湿化装置、吸氧管、吸氧面罩、雾化器等产品紧密连接。

基座下端还可以设有氧气湿化装置或者设有氧气湿化装置的连接端口。

所述的电源是维持本发明正常工作需要的能源，一般可采用DC电源(2～4节5号电池)电池工作，当然也可以将AC变压至适合电压供电(一般可采用12V左右)不间断供电。

本发明是通过以下方式工作的：

1、接通电源并开启流量开关后，氧气经过氧气输入接口、基座、氧气输入孔进入锥度管内，锥度管内的浮子在气流的作用下开始漂移；锥度管外周的发光二极管与光敏二极管/或光敏三极管通过光辐射扫描方式检测到浮子漂移信号后，将浮子的动态漂移位置信息发送给集成电路预处理后输送到单片机，单片机将获取的浮子信息与内置的“浮子位置一对应流量”数据模型进行计算分析，计算出此时浮子位置所对应的瞬时流量值，并自动输出到显示屏中进行读出。调节至临床需求流量后，流量开关停止转动，氧气通过流量基本稳定，锥度管内的浮子处于相对静止状态，发光二极管与光敏二极管/或光敏三极管将扫描检测到的浮子信息发送给集成电路及单片机，单片机将获取的浮子信号与内置的“浮子位置一对应流量”数据模型进行比对分析，给出稳定的流量值。流量调节结束后，按下界面控制键的“确定”按钮，单片机或集成电路中设置的计时和累计流量程序启动，开始累计吸氧时间和氧气流量，并将获取的数据自动存储。

2、流量输出异常报警：本发明设有流量动态监控装置，调节至临床需求流量后，发光二极管与光敏二极管/或光敏三极管通过间歇性扫描方式不停监控锥度管内的浮子位置，为了降低功耗，一般可以采用15秒左右扫描一次并发送获取的浮子位置信息。如果患者不慎将鼻氧管或吸氧面罩的管路折压引起通气不畅、锥度管内的浮子位置偏离初始“确定”设置的临床需求的流量值位置时(一般设定在偏离值大于15％～20％时)，或者吸氧流量偏离初始设定值时，本发明集成电路或单片机上的报警装置启动，发出报警音，同时在显示屏上提示“检查管路”等警示信息。

3、本发明单片机或集成电路中内置有两套计费系统：

T计费模式：是指按照吸氧时间(T)计费，吸氧费用＝累计吸氧时间(小时)×单价(元/小时)，单价可以根据各医疗单位收费标准将本发明连接到在上位机中设定。吸氧结束后，按下界面控制键计费功能模块中的“T模式”，本发明可根据吸氧累计时间自动计算出本次吸氧的总费用。

L计费模式：是指按照吸氧流量(L)计费，吸氧费用＝累计吸氧流量(升，L)×单价(元/L)，单价可以根据各医疗单位收费标准将本发明连接到在上位机中设定，当然也可以把各地区收费标准存储在集成电路(9)或单片机(10)的记忆模块中，直接在集成电路(9)或单片机(10)中设定。吸氧结束后，按下界面控制键计费功能模块中的“L模式”，本发明可根据吸氧累计流量自动计算出本次吸氧的总费用。

本发明的优点是：

1、采用光辐射扫描技术确定浮子位置并计算对应的流量，准确度高，彻底改变了现有技术肉眼判断浮子位置、计量误差大的技术缺陷。以计量范围1L～10L、锥度管高度Scm、浮子的有效移动范围内设置20对发光二极管与光敏二极管/或光敏三极管为例，流量计量误差不超过±2.5％，高于国家行业标准YY1107-2003规定的±4％的基本误差技术标准。

2、采用液晶显示屏将流量数据、吸氧时间等临床需要的数据直观给出，使用方便，大大减少护理工作量。

3、流量异常时自动报警功能的实现，可以大大减少患者翻身时鼻氧管或吸氧面罩的管路折压引起通气不畅引发的缺氧隐患，提高临床治疗的有效性和安全性。

4、吸氧费用自动计算功能的实现可以大大提高吸氧计费的准确性、公正性，减少医患矛盾的产生；同时更方便快捷，减少护士工作量。

附图说明

图1是本发明的整体结构外观示意图。

图2是本发明内部结构示意图。

图3实施例一的示意图

图中所示：基座(1)、流量开关(2)、界面控制键(3)、显示屏(4)、氧气输入接口(5)、氧气输出接口(6)、氧气湿化装置(7)、外壳(8)、集成电路(9)、单片机(10)、锥度管(11)、浮子(12)、发光二极管(13)、光敏二极管/或光敏三极管(14)、氧气连接管路(15)、氧气输入孔(16)、氧气输出孔(17)

具体实施方式

下面结合附图和实施例具体地说明本发明。

实施例一：光扫描模块的布局设计。主要技术参数：锥度管(11)高度60mm，发光二极管(13)、光敏二极管/或光敏三极管(14)呈正面相对排列，流量计算范围1L～10L，误差值不超过±2.0％

本发明可以采用预先单独生产各部件，然后采用模块组装方式生产，而且电子部件的组装属于通用技术，因此本发明实施例一仅对核心技术部分——光扫描模块的布局设计进行详细说明。光扫描模块包括基座(1)、锥度管(11)、浮子(12)、发光二极管(13)、光敏二极管/或光敏三极管(14)、集成电路(9)等几个部件。

1、采用PE材料开模具生产出长度为60mm、上端内径6.3mm、下端内径4.0mm锥度管(11)；用不锈钢材料制备圆球形浮子(12)，浮子(12)的直径为3.8mm；采用铜质材料生产基座(1)，外表电镀铬，备用。

2、将30对发光二极管(13)、光敏二极管/或光敏三极管(14)等距离排列制成贴片式光扫描组，每一个发光二极管(13)与每一个光敏二极管/或光敏三极管(14)正面一一对应，每个发光二极管(13)或光敏二极管/或光敏三极管(14)排列的中心间距L1不超过2mm、每个发光二极管(13)与光敏二极管/或光敏三极管(14)之间的垂直间距L2为8mm，备用。

3、将锥度管(11)密闭直立安装在基座(1)的氧气输入孔(16)上方，浮子(12)位于锥度管(11)内，将30对发光二极管(13)、光敏二极管/或光敏三极管(14)贴片式光扫描组分别安装在锥度管(11)外周，并且使浮子(12)有效移动范围涵盖在发光二极管(13)的光辐射扫描范围内，使浮子(12)的位移状态能有效地被光辐射扫描跟踪并获得信号。

4、贴片式发光二极管(13)、光敏二极管/或光敏三极管(14)光扫描点与集成电路(9)连接。

5、其它部件根据附图2的结构示意图，进行模块式安装即可。

实施例二：本发明“浮子位置一对应流量”数据模型建立

以本发明上述实施例一制备而成的产品为例，进一步说明本发明的工作方式：

1、实施例一制备而成的产品锥度管(11)高度为60mm，30对发光二极管(13)、光敏二极管/或光敏三极管(14)光扫描点安装在锥度管(11)外周，也就是说将最大流量计算范围1-10L、浮子(12)有效移动范围60mm的锥度管(11)平均分为30等份的光栅，每一对光栅的扫描间距为2mm，每一对光栅对应的流量标尺为0.2L，因此计量误差值不超过±2.0％。

2、取标准流量计一套，精度1级，将本发明的氧气输入接口(5)与氧气源连接、氧气输出接口(6)标准流量计输入口连接；将集成电路(9)上的通讯端口与安装有当量参数等设置软件的上位机(PC)连接。

3、在20℃、101325Pa室内检验条件下，打开流量开关(2)，将标准流量计的流量分别依次调节至1L/min、2L/min....，10L/min，并在上位机(PC)中将不同流量值的浮子(12)位置下输出的光扫描信号参数进行记录，并以此标定浮子(12)位置所对应的流量参数；然后在每1L计量范围内以0.2L/min为计量单位再细分标定5个对应流量的浮子(12)位子，比如将5L/min～6L/min之间的计量范围内，分别将流量设定为5L/min、5.2L/min、5.4L/min、5.6L/min、5.8L/min、6L/min，记录和保存光扫描获得的浮子(12)位移参数，并将根据浮子(12)位移参数与对应的流量值一一标定，计算和建立该制备产品的“浮子位置一对应流量”数据模型，并存储在单片机中(10)或集成电路(9)中。“浮子位置一对应流量”数据模型建立后，则浮子(12)在锥度管(11)内的任何位置漂移，单片机(10)均可读出对应的流量值，并输出到显示屏(4)中显示直观数据。

上述附图及实施例仅用于说明本发明，对本发明的保护范围不构成任何限制。

Claims (7)

1.一种智能的吸氧用计量仪器，主要由基座(1)、流量开关(2)、界面控制键(3)、显示屏(4)、氧气输入接口(5)、氧气输出接口(6)、氧气湿化装置(7)、外壳(8)、集成电路(9)、单片机(10)、锥度管(11)、浮子(12)、发光二极管(13)、光敏二极管/或光敏三极管(14)、氧气连接管路(15)、氧气输入孔(16)、氧气输出孔(17)组成。

2.一种智能的吸氧用计量仪器，其特征在于：锥度管(11)内设有浮子(12)，锥度管(11)外周至少设有10对发光二极管(13)与光敏二极管/或光敏三极管(14)构成的光扫描组合，发光二极管(13)与光敏二极管/或光敏三极管(14)在锥度管(11)外周的分布排列方式不限。

3.一种智能的吸氧用计量仪器，其特征还在于：发光二极管(13)、光敏二极管/或光敏三极管(14)与单片机(10)及集成电路(9)连接。

4.一种智能的吸氧用计量仪器，其特征还在于：流量的计量方法是锥度管(11)外周的发光二极管(13)与光敏二极管/或光敏三极管(14)通过光辐射扫描方式检测到浮子(12)漂移信号后，将浮子(12)的动态漂移位置信息发送给集成电路(9)预处理后输送到单片机(10)，单片机(10)将获取的浮子(12)信息与内置的“浮子位置-对应流量”数据模型进行计算分析，计算出此时浮子(12)位置对应的瞬时流量值，并自动输出到显示屏(4)中进行读出。

5.一种智能的吸氧用计量仪器，其特征还在于：设有浮子(12)设定位置或设定流量的动态监控装置，锥度管(11)内的浮子(12)位置偏离初始设置的位置或者吸氧流量偏离初始设定值时，集成电路(9)或单片机(10)会给出警报信号。

6.一种智能的吸氧用计量仪器，其特征还在于：本发明集成电路(9)或单片机(10)中内置按照吸氧时间计费和按照吸氧流量计费两套计费系统，操作本发明界面控制键(3)的对应按钮时可分别按照两种不同计费模式得到计费结果。

7.权利要求6所述的按照吸氧时间计费和按照吸氧流量计费两套计费系统，其特征在于两套计费系统的计费单价可以根据各医疗单位收费标准将本发明连接到在上位机中设定，也可以把各地区收费标准存储在集成电路(9)或单片机(10)的记忆模块中，直接在集成电路(9)或单片机(10)中设定。

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