CN103610566A - 呼吸道清洁系统的智能驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种呼吸道清洁系统的智能驱动系统，包括供电电源、体征检测数据单元及电机驱动控制单元；体征检测单元包括用于采集体征信号的体征信号采集端，与体征信号采集端连接，依据体征信号采集端的输出信号进行比较分析并输出触发信号的比较分析电路；电机驱动控制单元包括电机驱动控制芯片、片内稳压模块以及信号输出电路，电机驱动控制芯片用于控制气振机构及空气压力调节机构电机运行，其任一使能控制端与比较分析电路连接。本发明结构简单，利用简单的电器元件实现智能电机控制过程；并能够有效排除出现紧急情况如病人在排痰过程中出现心率增加、血压等生命体征异常变化时排痰机仍然持续进行辅助排痰工作事故发生率。

Description

呼吸道清洁系统的智能驱动系统

技术领域

本发明涉及医疗器件辅助设备，具体的说是涉及一种呼吸道清洁系统的智能驱动系统。

背景技术

胸部物理疗法具有很长的临床应用史，非常有效，是各国改善呼吸道粘液清理功能的标准医学方法之一。胸部物理疗法的种类包括：人工叩背排痰，体外振动机排痰，都存在着较多的问题。

近年国外也在研发、改进背心式空气脉冲排痰机。气压脉冲机向固定于背心前面的两个气囊反复充气放气，每次加压将迫使气流快速穿越肺叶，推动分泌堆积物从肺壁上脱落，并向口腔移动；到达口腔后，通过正常咳嗽或负压吸痰就可以排出。其全自动化操作，标准参数设置，基本克服了前两种方法的弊端。但是也产生了新的问题：其治疗参数设定后完全按标准执行治疗程序，即使已经诱发病人咳嗽，仍不中断治疗，可能产生长时间连续咳嗽，导致消耗大量体力和过度换气等危险。针对上述问题一种新型的《一种具有安全监控功能的电磁动力排痰机》》被研制，具体内容如下：包括：咳嗽感应器、频率输入端、气压输入端、电控开关、定时输入端、压力背心、空气振荡机、风机和电控开关；其特征在于所述空气振荡机包括：不锈钢扎带Ⅱ，铁质拍板，箱体座和电磁铁；所述电磁铁固定在箱体座中间的容纳腔内；铁质拍板通过不锈钢扎带Ⅱ固定在箱体座上，铁质拍板和容纳腔形成一个密封空间，并且铁质拍板的形变区的位置同电磁铁的位置相对应；所述箱体座的容纳腔位置开有进风口和送风口，所述进风口同风机相连接，所述送风口通过软管同压力背心相连接；另外所述排痰机还包括：连接电控开关，获取电控开关产生的开启信号后开始计时的计时器；用于对电磁铁两端的电压进行检测的检测单元；连接主控单元和蓄电池，用于控制蓄电池的电压反向加载在电磁铁的两端的反向电压加载电路；连接计时器和检测单元，对计时的时间进行监控，当计时时间达到第一设定值时间，发出报警指令；当计时时间达到第二设定时间发出电控开关关断指令；以及通过检测单元检测电磁铁两端的电压，如果在设备已经关闭后，电磁铁两端还具有电压，则向反向电压加载电路发送反向导通触发脉冲的主控单元；连接主控单元，对主控单元发出的报警指令进行响应的声光报警单元；所述电控开关的控制端同主控单元相连接。但是所述的技术，并不能根据患者的咳嗽的开始和停止（痰液的多少），自行开始和停止工作，考虑到，需要佩戴排痰机的患者，通常都处于不能自理的状态，故不能通过患者自行控制排痰机的工作的开始和结束。如何能够根据患者体内剩余的痰液来实时调节，成为一个亟待解决的问题。

为了解决上述问题，提出了《智能判断式排痰机》，其根据人体内的痰液成分内存在有比较丰富的Ca2+粒子，导电性优良，其导电性要远高于人体健康值组织。即在胸腔内存在大量痰液时，其导电性远高于胸腔内没有痰液的健康状态，通过检测人体胸腔导电性的变化，即可得知体内痰液的量，进而作为排痰机工作开始和结束的依据。

智能判断式排痰机包括一用以穿佩到排痰困难者的身躯上的穿佩装置、一与穿佩装置管路连接的用于对穿佩装置产生气振的气振机构和一同样与穿佩装置管路连接的用于使穿佩装置维持压力的空气压力调节机构，所述的气振机构包括活塞泵电机、偏心盘、连杆、活塞和活塞缸，活塞泵电机固定在电机座上，偏心盘固定在活塞泵电机的活塞泵电机轴上，并且在该偏心盘朝向连杆的一侧固定有一偏心轴，连杆的一端连接在偏心轴上，而连杆的另一端与活塞的一端连接，活塞的另一端与活塞缸的活塞缸腔相配合，活塞缸固定在所述的电机座上，并且在活塞缸朝向所述穿佩装置的一端的壁体上设置有一进气阀和一出气阀，进、出气阀均与所述活塞缸腔相遇，其中：在壁体上并且在对应于进气阀的位置设置有一进气管接口，而在对应于出气阀的位置配接有一出气管的一端，该出气管的另一端与所述的穿佩装置连接；

所述智能判断式排痰机还包括肺液分析系统，该系统包括：

定时发出恒定直流电流的供电电源；

与所述供电电源电连接，分别设置在人体胸腔两侧的电流输入端和电流检测端；

与所述电流检测端电连接，检测该检测端传输电流的电流检测单元；

与所述电流检测单元电连接，记录所述电流检测单元检测电流的储存单元；

与所述电流检测单元和储存单元分别连接的电流比较器和与所述电流比较器连接，控制所述气振机构的活塞泵电机停止工作的开关；

当使用者健康状态时，供电电源发出直流电，由所述电流输入端将电流导入人体，电流检测单元检测由电流检测端接收到的电流，将该电流值作为健康值存储在所述存储单元中；

佩戴时，所述控制单元设定固定的时间间隔，控制供电电源在每个时间间隔发出直流电流，所述电流检测端接收所述的多个直流电流，分析所述的多个直流电流的电流值，所述电流比较器将这些电流值与所述存储的健康值进行比较；当所述的多个电流值超过所述健康值时，所述控制单元判定当前使用者胸腔内有痰液聚集，需要排痰，控制所述开关启动所述活塞泵电机，开始排痰；

当所述气振机构工作时，所述供电电源减少发出直流电流的时间间隔，发出恒定电流，电流检测单元检测所述电源每一次发出恒定电流对应的电流值，所述电流比较器比较各电流值与健康值比较，当检测到的电流值接近所述健康值时，控制单元判定使用者体内痰液清空，控制所述开关停止气振机构的工作。

所述电流输入端和电流检测端固定在所述穿佩装置内侧腋下位置的内侧。

上述技术方案，通过检测人体胸腔导电性的变化，来精确控制排痰机的启动和停止，尤其适用于生活不能自理的病人和瘫痪病人的排痰，排痰效果检测精确，不会对或者造成过多的痛苦，可以做到无人值守的全动排痰。

但是上述两种设备均存在一个问题就是物理排痰疗法在排痰过程中需要实时注意的一个问题就是排痰过程中如果出现紧急情况如病人在排痰过程中出现心率增加、血压等生命体征异常变化时排痰机仍然持续进行辅助排痰工作，而医护人员又未在现场的情况下，极易出现险情。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种呼吸道清洁系统的智能驱动系统，该系统能够实时对用户的生命体征数据进行监控采集，并结合生命体征数据控制空气振荡机。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：

呼吸道清洁系统的智能驱动系统，用于驱动包括有用以穿佩到用户的身躯上的穿佩装置、与穿佩装置管路连接的用于对穿佩装置产生气振的气振机构以及同样与穿佩装置管路连接的用于使穿佩装置维持压力的空气压力调节机构的呼吸道清洁系统；其特征在于：所述的智能驱动系统包括为系统提供恒定电流的供电电源，用于实时检测用户体征数据的体征检测数据单元以及与体征检测数据单元连接，依据体征检测数据单元的触发信号控制气振机构及空气压力调节机构电机运行的电机驱动控制单元；所述的体征检测单元包括用于采集体征信号的体征信号采集端，与体征信号采集端连接，依据体征信号采集端的输出信号进行比较分析并输出触发信号的比较分析电路；所述的电机驱动控制单元包括电机驱动控制芯片、片内稳压模块以及信号输出电路，所述电机驱动控制芯片用于控制气振机构及空气压力调节机构电机运行，其任一使能控制端与比较分析电路连接。

所述的体征信号采集端包括设置于用户腕部，用于实时采集用户脉搏信号的脉搏信号采集器以及设置于用户上臂，用于实时采集用户血压信号的血压信号采集器。

所述的比较分析电路包括与脉搏信号采集器连接的D/A转换模块一；与血压信号采集器连接的D/A转换模块二；与D/A转换模块一连接的比较器一；与D/A转换模块二连接的比较器二；与两个比较器输出端连接的与非门电路，所述的与非门输出端连接触发器。

所述的系统还包括应急控制开关电路，所述的应急控制开关电路通过触发器与所述电机驱动控制芯片的任一使能控制端连接。

所述的系统还包括GSM通信模块以及声光报警模块，均与体征检测数据单元连接，用于在用户体征出现异常时，声光报警模块进行报警处理，同时通过GSM通信模块远程通知相关医护人员出现险情。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明结构简单，利用简单的电器元件实现智能电机控制过程；并能够结合用户体征信号进行呼吸道清洁系统的智能驱动控制，有效排除出现紧急情况如病人在排痰过程中出现心率增加、血压等生命体征异常变化时排痰机仍然持续进行辅助排痰工作事故发生率。

附图说明

图1为本发明呼吸道清洁系统的智能驱动系统结构示意框图；

图2为本发明呼吸道清洁系统的智能驱动系统比较分析电路电路结构示意框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。

呼吸道清洁系统，如排痰机等设备是临床痰稠厚、不易咳出时行之有效的一种治疗方法，通过振动排痰可以使痰液易于咳出，利于肺炎控制，减少气管插管的风险。但是呼吸道清洁系统并不能一味的进行振动排痰，在病人高度紧张或者病人出现心率增加、血压等生命体征变化时需要及时中断振动排痰以免出现险情，一般情况下是由监护人员或者医护人员需要及时发现险情进而中断振动排痰，但是这就要求监护人员或者医护人员随时陪伴进行排痰监控，且对于生活不能自理的病人和瘫痪病人的排痰，要求排痰效果检测精确，不会对或者造成过多的痛苦，且可以做到无人值守的全自动排痰，即用即停的使用效果。

为了有效解决上述问题，本发明设置一种结构简单，利用简单的电器元件实现智能呼吸道清洁系统控制的智能驱动系统。

所述的呼吸道清洁系统的智能驱动系统，可以用于驱动包括有用以穿佩到用户的身躯上的穿佩装置、与穿佩装置管路连接的用于对穿佩装置产生气振的气振机构以及同样与穿佩装置管路连接的用于使穿佩装置维持压力的空气压力调节机构的呼吸道清洁系统；也可以用于驱动其他类型的呼吸道清洁系统。

具体的，所述的智能驱动系统如图1所示主要包括供电电源、体征检测数据单元、电机驱动控制单元、应急控制开关电路以及GSM通信模块以及声光报警模块。

1、供电电源用于为系统提供恒定电流的供电电源；

2、体征检测数据单元用于实时检测用户体征数据并将检测体征检测数据处理分析后输送至电机驱动控制单元。所述的体征检测单元包括用于采集体征信号的体征信号采集端以及与体征信号采集端连接，依据体征信号采集端的输出信号进行比较分析并输出触发信号的比较分析电路。所述的体征信号采集端包括设置于用户腕部，用于实时采集用户脉搏信号的脉搏信号采集器以及设置于用户上臂，用于实时采集用户血压信号的血压信号采集器。鉴于实时采集信号的血压信号采集器、脉搏信号采集器均为数字采集装置，需要进行数模转换后才能应用于比较器，在采集器与比较器之间设置D/A转换模块，具体的所述的比较分析电路包括与脉搏信号采集器连接的D/A转换模块一；与血压信号采集器连接的D/A转换模块二；与D/A转换模块一连接的比较器一；与D/A转换模块二连接的比较器二；与两个比较器输出端连接的与非门电路，所述的与非门电路输出端连接触发器。所述比较器内预设限值信号阈值，若采集的脉搏信号、血压信号均未超出正常生理阈值对应的限值信号阈值，则各个比较器输出高电平，作为与非门电路的输入信号，经与非门电路比较后输出低电平；若采集的脉搏信号、血压信号任意信号超出正常生理阈值对应的限值信号，则对应的比较器输出高电平，作为与非门电路的输入信号，经与非门电路比较后输出高电平触发触发器输出触发信号，如图2所示。

3、电机驱动控制单元用于依据体征检测数据单元触发器的触发信号控制气振机构及空气压力调节机构电机运行；所述的电机驱动控制单元包括电机驱动控制芯片、片内稳压模块以及信号输出电路，鉴于电机驱动芯片采用标准的TTL逻辑电平信号控制，具有两个使能控制端，能够在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作，因此在其任一使能控制端与比较分析电路的触发器实现连接。同时在所述的信号输出电路与电机驱动控制芯片之间设置功率放大器。

4、应急控制开关电路，所述的应急控制开关电路使用普通开关电路即可，通过触发器与所述电机驱动控制芯片的另一使能控制端连接，便于用户自行控制排痰过程的中断。

5、GSM通信模块以及声光报警模块，GSM通信模块以及声光报警模块均与体征检测数据单元连接，用于在用户体征出现异常时，声光报警模块进行报警处理，同时通过GSM通信模块远程通知相关医护人员出现险情。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.呼吸道清洁系统的智能驱动系统，用于驱动包括有用以穿佩到用户的身躯上的穿佩装置、与穿佩装置管路连接的用于对穿佩装置产生气振的气振机构以及同样与穿佩装置管路连接的用于使穿佩装置维持压力的空气压力调节机构的呼吸道清洁系统；其特征在于：所述的智能驱动系统包括为系统提供恒定直流电流的供电电源，用于实时检测用户体征数据的体征检测数据单元以及与体征检测数据单元连接，依据体征检测数据单元的触发信号控制气振机构及空气压力调节机构电机运行的电机驱动控制单元；所述的体征检测单元包括用于采集体征信号的体征信号采集端，与体征信号采集端连接，依据体征信号采集端的输出信号进行比较分析并输出触发信号的比较分析电路；所述的电机驱动控制单元包括电机驱动控制芯片、片内稳压模块以及信号输出电路，所述电机驱动控制芯片用于控制气振机构及空气压力调节机构电机运行，其任一使能控制端与比较分析电路连接。

2.根据权利要求1所述的智能驱动系统，其特征在于：所述的体征信号采集端包括设置于用户腕部，用于实时采集用户脉搏信号的脉搏信号采集器以及设置于用户上臂，用于实时采集用户血压信号的血压信号采集器。

3.根据权利要求1所述的智能驱动系统，其特征在于：所述的比较分析电路包括与脉搏信号采集器连接的D/A转换模块一；与血压信号采集器连接的D/A转换模块二；与D/A转换模块一连接的比较器一；与D/A转换模块二连接的比较器二；与两个比较器输出端连接的与非门电路，所述的与非门输出端连接触发器。

4.根据权利要求1所述的智能驱动系统，其特征在于：所述的系统还包括应急控制开关电路，所述的应急控制开关电路通过触发器与所述电机驱动控制芯片的任一使能控制端连接。

5.根据权利要求1所述的智能驱动系统，其特征在于：所述的系统还包括GSM通信模块以及声光报警模块，均与体征检测数据单元连接，用于在用户体征出现异常时，声光报警模块进行报警处理，同时通过GSM通信模块远程通知相关医护人员出现险情。

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