CN103656816A - 一种医用气体监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种医用气体监测系统，其包括供气系统、用气系统、真空吸引系统以及监测与报警系统；所述监测与报警系统包括控制模块、电源模块、参数设置模块、信号采集模块、压力显示模块、运行指示模块、报警模块以及查询与管理模块。本发明通过将医院所有用气与供气系统集中管理和监控，能够实时了解各个地区的压力情况，在故障发生的情况下，能最快的确认故障发生地点和故障发生原因，确保医用气体系统的安全和稳定运行。

Description

一种医用气体监测系统

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种医用气体监测系统。

背景技术

医用气体监测系统是指将医院里面全部的气体集中控制和监控，使医院各个科室或病房需要的气体均能集中管理，包括对高压、低压氧气、真空负压吸引、压缩空气、二氧化碳气体、氮气、笑气和其他特殊气体以及应用于手术室、重症监护室、普通病房等的气体供应。

现有的医疗气体系统，例如公开号为CN202751659U的中国专利“一种医用中心供气系统”，其包括液氧罐、汽化器、中心供氧站、高压氧舱、抢救室、病房、手术室、监护室等，通过一个氧压报警箱监控各路气体的压力，然而该医疗气体系统的控制较简单、监控不全面且不能根据实际需求具体设置各项参数。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种便于集中管理、集中控制、集中处理故障的医用气体监测系统。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种医用气体监测系统，其包括供气系统、用气系统、真空吸引系统以及监测与报警系统；所述监测与报警系统包括控制模块、电源模块、参数设置模块、信号采集模块、压力显示模块、运行指示模块、报警模块以及查询与管理模块；所述参数设置模块用于设置各个区域的各种气体压力的最低值、最高值和警戒值，所述信号采集模块用于采集各个区域各种气体的实时压力值，所述压力显示模块用于显示各个区域各种气体的实时压力值，所述运行指示模块用于显示真空吸引系统和供气系统的运行状态，所述报警模块用于显示故障发生地点以及故障发生原因。

进一步地，所述信号采集模块包括多个采集接口，总线以及与多个采集接口一一对应的多个电阻电路，采集接口采集的数据通过总线传输至控制模块，多个电阻电路并联连接于总线上用于调节采集接口采集数据的精度；所述电阻电路包括四个电阻和一个电容，四个电阻和一个电容均并联连接；所述四个电阻阻值为15-20千欧，电容取值为0.5-1.2微法。

进一步地，所述电源模块包括桥式整流电路和稳压电路，桥式整流电路将交流电转换成系统工作所需的直流电压，整流后的电压与第一集成稳压芯片LM2575的输入端Vin、第一极性电容CE6的正极和无极性电容CE1的一端相连，第一极性电容CE6的负极和无极性电容CE1的另一端接地；第一集成稳压芯片LM2575的控制输入端ON/OFF与第一集成稳压芯片LM2575的公共端GND相连并接地；第一集成稳压芯片LM2575的输出端OUT分别连电感L1和二极管D1的负极，二极管D1的正极接地，电感L1的另一端分别与接地电容C34，和由电阻R13与电容C33并联后的电路一端相接，电阻R13与电容C33并联后的电路另一端分别接第一集成稳压芯片LM2575的反馈端ADJ和接地电阻R14第二集成稳压芯片LM2575的电压输入端Vin分别接由第一稳压芯片LM2575的输出端OUT经电感L1后的输出电压和第二极性电容CD3的正极；第二极性电容CE6的负极接地；第二集成稳压芯片LM2575的控制输入端ON/OFF与第二集成稳压芯片LM2575的公共端GND相连并接地；第二集成稳压芯片LM2575的输出端OUT分别连电感L2和二极管D2的负极，二极管D2的正极接地，电感L2的另一端分别与接地电容C11，和由电阻R12与电容C12并联后的电路一端相接，电阻R12与电容C12并联后的电路另一端分别接第二集成稳压芯片LM2575的反馈端ADJ和接地电阻R11；整流后的电压分两路输出，一路为第一稳压芯片LM2575的输出端OUT经电感L1后的输出电压，另一路为第二稳压芯片LM2575的输出端OUT经电感L2后的输出电压。

进一步地，所述报警模块还包括声光报警单元，所述声光报警单元包括三极管Q1、三极管Q2、扬声器和两个发光二极管，三极管Q1的发射极接电源电压，三极管Q1的基极连电阻R18后与控制模块相连，三极管Q1的集电极连扬声器后接地；三极管Q2的基极连电阻R17后与控制模块相连，电阻R15和发光二极管LED25串联的电路与电阻R16和发光二极管LED26串联的电路并联后正极端接三极管Q2的集电极，负极端接地。

进一步地，所述供气系统与用气系统之间的管道气密性满足如下公式：

$\frac{100}{t}\&times;[1-\frac{p2\&CenterDot;T1}{p1\&CenterDot;T2}]<0.5\%,$

其中t为供气系统向用气系统供气的时间，p1为供气系统供气初始时的绝对压力值，p2为经过时间t后供气系统的绝对压力值，T1为供气系统供气初始时的绝对温度值，T2为经过时间t后供气系统的绝对温度值；

所述真空吸引系统与用气系统之间的管道的气密性满足如下公式：

$\frac{100}{t^{\&prime;}}\&times;[1-\frac{{p2}^{\&prime;}\&CenterDot;{T1}^{\&prime;}}{p{1}^{\&prime;}\&CenterDot;{T2}^{\&prime;}}]<1.8\%;$

其中t’为真空吸引系统向用气系统供气的时间，p1’为真空吸引系统供气初始时的绝对压力值，p2’为经过时间t后真空吸引系统的绝对压力值，T1’为真空吸引系统供气初始时的绝对温度值，T2’为经过时间t’后真空吸引系统的绝对温度值。

进一步地，所述供气系统包括用于输送氧气的中心供氧站，用于输送二氧化氮气体、氮气和/或笑气的医用空气站。

进一步地，所述中心供氧站与用气系统之间的管道管径满足如下公式：

其中，n_普为普通病房床位数，n_重为重症病房床位数，ν_氧为氧气流速，M_氧为中心供氧站氧气压力。

进一步地，所述真空吸引系统与用气系统之间的管道管径满足如下公式：

其中，n_普为普通病房床位数，n_重为重症病房床位数，ν_真为吸真空时的气体流速。

进一步地，所述医用空气站与用气系统之间的管道管径满足如下公式：

其中，n₁为手术室、普通病房与重症病房总床位数，n₂为综合区域与口腔科总床位数，ν_空为医疗空气流速，M_空为医用空气站压力；当手术室存在氮气时，30或60的取值为30，当手术室不存在氮气时，30或60的取值为60。

本发明通过将医院所有用气与供气系统集中管理和监控，能够实时了解各个地区的压力情况，在故障发生的情况下，能最快的确认故障发生地点和故障发生原因，确保医用气体系统的安全和稳定运行。另外本发明通过具体设置医用气体监测系统各个系统之间的管道的气密性以及管径，使得医用气体监测系统的管道布局更为合理、占地面积减小。

附图说明

图1为本发明医用气体监测系统一实施例中的结构框图示意图；

图2为图1中真空吸引系统的结构示意图；

图3为图1中监测与报警系统的结构框图示意图；

图4为图3中信号采集模块的具体电路示意图；

图5为图3中电源模块的具体电路示意图；

图6为图3中报警模块的声光报警单元的具体电路示意图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

请参照图1，本发明的医用气体监测系统包括供气系统，用气系统，真空吸引系统以及监测与报警系统。供气系统给用气系统提供所需的各种气体，例如由中心供氧站输出的高压氧气，由医用空气站输出的医用空气以及医疗所需的二氧化氮气体、氮气、笑气等医疗气体。本发明将供气系统统一管理，将各路医疗气体插件式使用，使得供气系统的扩展性能较佳，当需要增设其他气体时，仅需要向用气系统铺设相应的供气管道即可，无需更改已有的供气管道。

用气系统包括整个医院所有需要使用气体的地方，包括综合区域，各个手术室、各个重症监护室、不同楼层和区域的普通病房、重症病房以及不同楼层和区域的各个诊室，例如牙科诊室、妇科诊室、外科诊室、内科诊室等。

真空吸引系统是指产生医用真空的系统，该医用真空产生负压吸引作用，用于医疗过程中的各类吸取工作。

监测与报警系统将上述供气系统、用气系统与真空吸引系统整合为一体，监测与报警系统能够实时监控和显示供气系统的压力、不同楼层不同区域不同科室的压力以及真空吸引系统的压力，一旦压力超过或低于预设值则发出警报并显示具体故障地点，便于维修人员快速赶到现场维修。

由于供气系统与真空吸引系统均通过管道向用气系统输送气体，因此管道的设置，例如管道的气密性、管道的口径等则极为重要。

本发明中，供气系统与用气系统之间的管道的气密性满足如下公式：

其中t为供气系统向用气系统供气的时间，p1为供气系统供气初始时的绝对压力值，p2为经过时间t后供气系统的绝对压力值，T1为供气系统供气初始时的绝对温度值，T2为经过时间t后供气系统的绝对温度值。

真空吸引系统与用气系统之间的管道的气密性满足如下公式：

其中t’为真空吸引系统向用气系统供气的时间，p1’为真空吸引系统供气初始时的绝对压力值，p2’为经过时间t后真空吸引系统的绝对压力值，T1’为真空吸引系统供气初始时的绝对温度值，T2’为经过时间t’后真空吸引系统的绝对温度值。

供气系统与用气系统之间的管道以及真空吸引系统与用气系统之间的管道满足上述气密性要求时能有效增强系统的使用寿命，减小故障产生率。

另外，由于供气系统管道较多，各个不同的气体均需要独立的供气管道，此时为了减小管道占地面积，如何平衡管道的管径与用气系统的用气量就成为需要解决的问题。若管道管径过大，则占地面积过大，且使得供气系统的使用功率过大，如果管道管径过小，则不利于用气系统的使用，造成各类气体输送不够及时，影响治疗效果。另外，由于用气系统对不同气体的需求量不同，因此需要单独设计不同气体的供气管道管径。

因此，优选地，供气系统中中心供氧站与用气系统之间的管道管径满足如下公式：

其中，n_普为普通病房床位数，n_重为重症病房床位数，ν_氧为氧气流速，M_氧为中心供氧站氧气压力。

供气系统中，真空吸引系统与用气系统之间的管道管径满足如下公式：

其中，n_普为普通病房床位数，n_重为重症病房床位数，ν_真为吸真空时的气体流速。

供气系统中，医用空气站与用气系统之间的管道管径满足如下公式：

其中，n₁为手术室、普通病房与重症病房总床位数，n₂为综合区域与口腔科总床位数，ν_空为医疗空气流速，M_空为医用空气站压力，当手术室存在氮气时，30或60的取值为30，当手术室不存在氮气时，30或60的取值为60。

将上述三种医疗过程中常用气体的管道管径进行限定，既满足了在各个科室和病房的气体需求又减小了占地面积和成本。管径计算公式设定参数的过程中充分考虑了不同的医疗科室对不同医疗气体的不同需求，例如在氧气供给和真空吸引供给管道计算过程中，将普通病床的使用量取值为20%，而在医疗空气供给管道计算过程中，所有病床的使用量取值均为100%，重症病房所有气体使用量取值均为100%等等。

优选地，所述真空吸引系统的结构示意图如图2所示。图2中，真空吸引系统包括真空泵D1、真空泵D2、真空罐B1、真空罐B2、真空电磁阀DK1、真空电磁阀DK2、截止阀K1、截止阀K21、截止阀K22、截止阀K23、截止阀K24、气水分离器A以及电控系统。真空泵D1一端通过截止阀K21与气水分离器A相连，另一端通过截止阀K23、真空电磁阀DK2并经过截止阀K1与真空罐B1相连，真空泵D2一端通过截止阀K22与气水分离器A相连，另一端通过截止阀K24、真空电磁阀DK1并经过截止阀K1与真空罐B1相连，真空罐B1与真空罐B2相连并输出负压至用气系统。

气水分离器A进水至预设水位后，真空泵D1启动使得真空罐中的负压上升至预设最高值后停止，当真空罐内负压值处于预设最低值时，真空泵D1重新启动，若真空罐内负压值低于预设最低值时，真空泵D2启动，两台真空泵同时工作。两台真空泵的运行状态、真空罐的负压值均反馈至监测与报警系统，便于统一管理和监控。

监测与报警系统的结构框图如图3所示，图3中，监测与报警系统包括控制模块、电源模块、参数设置模块、信号采集模块、压力显示模块、运行指示模块、报警模块以及查询与管理模块。

参数设置模块设置各个区域的各种气体压力的最低值、最高值和警戒值，例如设置手术室负压的最低值、最高值和警戒值，设置手术室医用空气的最低值、最高值和警戒值，设置手术室氧气的最低值、最高值和警戒值，设置普通病房各个床位氧气的最低值、最高值和警戒值等等。

信号采集模块采集各个区域各种气体的实时压力值。

压力显示模块将各个区域各种气体的压力显示，便于维护人员统一管理和查看。

运行指示模块显示真空吸引系统和供气系统的运行状态。

报警模块用于显示故障发生地点以及故障发生原因，例如故障是压力超过警戒值还是低于警戒值。

请继续参照图4，图4为本发明中信号采集模块的具体电路示意图。图4中，信号采集模块包括多个采集接口CON，总线以及与多个采集接口一一对应的多个电阻电路，采集接口采集的数据通过总线传输至控制模块，多个电阻电路并联连接于总线上用于调节采集接口采集数据的精度；所述电阻电路包括四个电阻R1和一个电容C1，四个电阻和一个电容均并联连接；所述四个电阻阻值为15-20千欧，电容取值为0.5-1.2微法。

请继续参照图5，图5为本发明中电源模块的具体电路示意图。图5中，所述电源模块包括桥式整流电路和稳压电路，桥式整流电路将交流电转换成系统工作所需的直流电压，整流后的电压与第一集成稳压芯片LM2575的输入端Vin、第一极性电容CE6的正极和无极性电容CE1的一端相连，第一极性电容CE6的负极和无极性电容CE1的另一端接地；第一集成稳压芯片LM2575的控制输入端ON/OFF与第一集成稳压芯片LM2575的公共端GND相连并接地；第一集成稳压芯片LM2575的输出端OUT分别连电感L1和二极管D1的负极，二极管D1的正极接地，电感L1的另一端分别与接地电容C34，和由电阻R13与电容C33并联后的电路一端相接，电阻R13与电容C33并联后的电路另一端分别接第一集成稳压芯片LM2575的反馈端ADJ和接地电阻R14第二集成稳压芯片LM2575的电压输入端Vin分别接由第一稳压芯片LM2575的输出端OUT经电感L1后的输出电压和第二极性电容CD3的正极；第二极性电容CE6的负极接地；第二集成稳压芯片LM2575的控制输入端ON/OFF与第二集成稳压芯片LM2575的公共端GND相连并接地；第二集成稳压芯片LM2575的输出端OUT分别连电感L2和二极管D2的负极，二极管D2的正极接地，电感L2的另一端分别与接地电容C11，和由电阻R12与电容C12并联后的电路一端相接，电阻R12与电容C12并联后的电路另一端分别接第二集成稳压芯片LM2575的反馈端ADJ和接地电阻R11；整流后的电压分两路输出，一路为第一稳压芯片LM2575的输出端OUT经电感L1后的输出电压，另一路为第二稳压芯片LM2575的输出端OUT经电感L2后的输出电压。

采用本发明的上述电源电路，其输出电压更为稳定。

请参照图6，所述报警模块还包括声光报警单元，所述声光报警单元包括三极管Q1、三极管Q2、扬声器和两个发光二极管，三极管Q1的发射极接电源电压，三极管Q1的基极连电阻R18后与控制模块相连，三极管Q1的集电极连扬声器后接地；三极管Q2的基极连电阻R17后与控制模块相连，电阻R15和发光二极管LED25串联的电路与电阻R16和发光二极管LED26串联的电路并联后正极端接三极管Q2的集电极，负极端接地。

当报警发生时，控制模块使得三极管Q1和Q2的基极电平变为低电平，使得三极管Q1和Q2导通，扬声器发出声音，同时发光二极管LED25和发光二极管LED26闪烁。

所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种医用气体监测系统，其特征在于：包括供气系统、用气系统、真空吸引系统以及监测与报警系统；所述监测与报警系统包括控制模块、电源模块、参数设置模块、信号采集模块、压力显示模块、运行指示模块、报警模块以及查询与管理模块；所述参数设置模块用于设置各个区域的各种气体压力的最低值、最高值和警戒值，所述信号采集模块用于采集各个区域各种气体的实时压力值，所述压力显示模块用于显示各个区域各种气体的实时压力值，所述运行指示模块用于显示真空吸引系统和供气系统的运行状态，所述报警模块用于显示故障发生地点以及故障发生原因。

2.根据权利要求1所述的医用气体监测系统，其特征在于：所述信号采集模块包括多个采集接口，总线以及与多个采集接口一一对应的多个电阻电路，采集接口采集的数据通过总线传输至控制模块，多个电阻电路并联连接于总线上用于调节采集接口采集数据的精度；所述电阻电路包括四个电阻和一个电容，四个电阻和一个电容均并联连接；所述四个电阻阻值为15-20千欧，电容取值为0.5-1.2微法。

3.根据权利要求2所述的医用气体监测系统，其特征在于：所述电源模块包括桥式整流电路和稳压电路，桥式整流电路将交流电转换成系统工作所需的直流电压，整流后的电压与第一集成稳压芯片LM2575的输入端Vin、第一极性电容CE6的正极和无极性电容CE1的一端相连，第一极性电容CE6的负极和无极性电容CE1的另一端接地；第一集成稳压芯片LM2575的控制输入端ON/OFF与第一集成稳压芯片LM2575的公共端GND相连并接地；第一集成稳压芯片LM2575的输出端OUT分别连电感L1和二极管D1的负极，二极管D1的正极接地，电感L1的另一端分别与接地电容C34，和由电阻R13与电容C33并联后的电路一端相接，电阻R13与电容C33并联后的电路另一端分别接第一集成稳压芯片LM2575的反馈端ADJ和接地电阻R14第二集成稳压芯片LM2575的电压输入端Vin分别接由第一稳压芯片LM2575的输出端OUT经电感L1后的输出电压和第二极性电容CD3的正极；第二极性电容CE6的负极接地；第二集成稳压芯片LM2575的控制输入端ON/OFF与第二集成稳压芯片LM2575的公共端GND相连并接地；第二集成稳压芯片LM2575的输出端OUT分别连电感L2和二极管D2的负极，二极管D2的正极接地，电感L2的另一端分别与接地电容C11，和由电阻R12与电容C12并联后的电路一端相接，电阻R12与电容C12并联后的电路另一端分别接第二集成稳压芯片LM2575的反馈端ADJ和接地电阻R11；整流后的电压分两路输出，一路为第一稳压芯片LM2575的输出端OUT经电感L1后的输出电压，另一路为第二稳压芯片LM2575的输出端OUT经电感L2后的输出电压。

4.根据权利要求3所述的医用气体监测系统，其特征在于：所述报警模块还包括声光报警单元，所述声光报警单元包括三极管Q1、三极管Q2、扬声器和两个发光二极管，三极管Q1的发射极接电源电压，三极管Q1的基极连电阻R18后与控制模块相连，三极管Q1的集电极连扬声器后接地；三极管Q2的基极连电阻R17后与控制模块相连，电阻R15和发光二极管LED25串联的电路与电阻R16和发光二极管LED26串联的电路并联后正极端接三极管Q2的集电极，负极端接地。

5.根据权利要求1所述的医用气体监测系统，其特征在于：所述供气系统与用气系统之间的管道气密性满足如下公式：

$\frac{100}{t}\&times;[1-\frac{p2\&CenterDot;T1}{p1\&CenterDot;T2}]<0.5\%,$

其中t为供气系统向用气系统供气的时间，p1为供气系统供气初始时的绝对压力值，p2为经过时间t后供气系统的绝对压力值，T1为供气系统供气初始时的绝对温度值，T2为经过时间t后供气系统的绝对温度值；

所述真空吸引系统与用气系统之间的管道的气密性满足如下公式：

$\frac{100}{t^{\&prime;}}\&times;[1-\frac{{p2}^{\&prime;}\&CenterDot;{T1}^{\&prime;}}{p{1}^{\&prime;}\&CenterDot;{T2}^{\&prime;}}]<1.8\%;$

其中t’为真空吸引系统向用气系统供气的时间，p1’为真空吸引系统供气初始时的绝对压力值，p2’为经过时间t后真空吸引系统的绝对压力值，T1’为真空吸引系统供气初始时的绝对温度值，T2’为经过时间t’后真空吸引系统的绝对温度值。

6.根据权利要求5所述的医用气体监测系统，其特征在于：所述供气系统包括用于输送氧气的中心供氧站，用于输送二氧化氮气体、氮气和/或笑气的医用空气站。

7.根据权利要求6所述的医用气体监测系统，其特征在于：所述中心供氧站与用气系统之间的管道管径满足如下公式：

其中，n_普为普通病房床位数，n_重为重症病房床位数，ν_氧为氧气流速，M_氧为中心供氧站氧气压力。

8.根据权利要求6所述的医用气体监测系统，其特征在于：所述真空吸引系统与用气系统之间的管道管径满足如下公式：

其中，n_普为普通病房床位数，n_重为重症病房床位数，ν_真为吸真空时的气体流速。

9.根据权利要求6所述的医用气体监测系统，其特征在于：所述医用空气站与用气系统之间的管道管径满足如下公式：

其中，n₁为手术室、普通病房与重症病房总床位数，n₂为综合区域与口腔科总床位数，ν_空为医疗空气流速，M_空为医用空气站压力；当手术室存在氮气时，30或60的取值为30，当手术室不存在氮气时，30或60的取值为60。

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