CN104463411A - 呼吸机运行状态监控装置及其监控方法 - Google Patents

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王伟
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Abstract

本发明涉及一种呼吸机运行状态监控装置及其监控方法，监控装置包括数据采集机构、无线数据收发机构和监控机构，数据采集机构装配于呼吸机；数据采集机构能够定时采集呼吸机的运行状态信息并进行存储，该无线数据收发机构用于数据采集机构与监控机构之间的相互识别和数据相互通信，监控机构用于识别无线数据收发机构并将数据采集机构存储的信息存入数据库并根据数据库数据分析呼吸机的运行状态。该监控方法使用上述监控装置，实现对呼吸机的租出、运行状态、归还、是否需要维修、各呼吸机运行状态的风险等级以及设备质量等因素进行实时监控，这有利于系统管理呼吸机、及时排查呼吸机隐患、延长呼吸机使用寿命。

Description

呼吸机运行状态监控装置及其监控方法
技术领域
本发明涉及一种医疗设备运行监测系统，特别是指一种呼吸机运行状态监控装置及其监控方法。
背景技术
目前大部分医院的医疗设备，尤其是急抢救类设备长期处于超负荷状态运行，如何保障设备安全稳定地运行就成为广大医技工作者所关注的问题，现有的医疗设备检定制度只能定期采集医疗设备的静态质控参数，而无法收集动态运行信息。
发明内容
本发明提供一种呼吸机运行状态监控装置及其监控方法，以克服现有的呼吸机管理方式存在的不能及时知晓各呼吸机的运行状态、需要定期排查、耗时费力、所能得到的信息少，存在安全隐患的问题。
本发明采用如下技术方案：
呼吸机运行状态监控装置，包括数据采集机构、无线数据收发机构和监控机构，数据采集机构装配于呼吸机。数据采集机构包括数据采集单片机、存储单元以及电源机构；该数据采集单片机通过交叉串口线与呼吸机的第一串口单元连接，该数据采集单片机通过该第一串口单元定时采集呼吸机的运行状态信息，存储单元用于存储数据采集单片机采集的信息；电源机构包括电源切换电路、直流开关电源、锂电池以及充电模块，该直流开关电源用于将220V交流电转换成直流电，电源切换电路分别和锂电池、直流开关电源连接，直流开关电源通过充电模块为锂电池充电；220V交流电还直接为呼吸机供电。无线数据收发机构包括依次连接的无线通信模块、无线控制单片机、第二串口单元；该无线控制单片机控制无线通信模块与数据采集单片机连接，接收采集到的呼吸机状态数据，并用于控制该无线通信模块进行数据收发；该无线通信模块用于数据采集机构与监控机构之间的识别和数据通信；该第二串口单元通过串口线与监控机构连接。监控机构包括检测器、监控模块；该检测器为串口接收检测器，该检测器用于检测附近是否有无线通信模块经过并识别该无线通信模块，该监控模块与上述第二串口单元连接，该监控模块用于将上述存储单元存储的信息存入数据库并根据数据库数据分析呼吸机的运行状态。
更为具体地：
上述直流开关电源为5V直流开关电源，上述锂电池为5V锂电池；该5V直流开关电源用于将220V交流电转换成5V直流电。
上述数据采集单片机为MSP430F149单片机或者MSP 430x1xx系列单片机，上述第一串口单元为RS232串口，上述无线通信模块为nRF24L01无线通信模块；数据采集单片机的UART0引脚设置为串口模式经MAX3232芯片转换为串口电平后与第一串口单元连接，数据采集单片机的UART1引脚设置为SPI通信模式与上述无线通信模块相连。
上述无线控制单片机为STC89C52单片机或者MCS-51系列单片机，上述无线通信模块为nRF24L01无线通信模块；无线控制单片机的P1.0～P1.5引脚模拟SPI通信模式与无线通信模块连接，无线控制单片机的UART引脚经MAX3232芯片转换为串口电平后，再由PL2303接口转换器与上述监控模块的USB端口连接，同时由该USB端口为无线收发模块供电。
此外，本发明还涉及一种呼吸机运行状态监控方法，该监控方法采用上述的呼吸机运行状态监控装置，该监控方法包括依次进行的下述步骤：
a.租出：上述监控模块登记租出的呼吸机的租赁信息；
b.使用：呼吸机、上述电源机构接入市电，上述数据采集机构接电运行，上述数据采集单片机首先清空上述存储单元已存储的信息，然后数据采集单片机在设定时间计时结束后向呼吸机发送一次查询命令，呼吸机按照规定的格式反馈其运行状态信息，数据采集单片机收集到呼吸机的运行状态信息后将其与上一次的运行状态记录对比，若有变化则将其压缩后存入存储单元，如此即完成一次查询动作；存储单元存储完毕后数据采集单片机重新计时，等待下一次计时结束后发送查询指令，如此循环往复；
c.断电：呼吸机使用完毕后断开市电连接，上述电源机构自动切换至锂电池为数据采集机构供电；
e.归还：上述检测器检测并识别呼吸机中的无线通信模块，该监控模块与上述第二串口单元连接，监控模块经无线数据收发机构向数据采集机构发送读取数据命令，数据采集机构读取存储单元中的数据并经无线数据收发机构向发送给监控模块，监控模块将呼吸机运行记录信息存入数据库系统中；
f.分析、评估：监控模块的软件系统对数据库中的数据信息进行统计分析，若检测到异常数据则提醒管理人员及时进行处理，然后记录故障处理方案及结果并存入数据库中；然后监控模块经统计分析寻找呼吸机运行状态与故障率之间可能存在的关联，藉此评估呼吸机运行状态的风险等级。
更进一步地：
步骤b中数据采集单片机发生查询命令的时间间隔为5分钟，在该5分钟内，数据采集单片机处于低功耗模式运行状态；5分钟计时结束后中断响应函数会唤醒数据采集单片机，数据采集单片机即呼吸机发送一次“SNDA<CR>”查询命令；步骤c中系统将数据存储完毕后切换为低功耗待机模式。
步骤e中检测器识别呼吸机后，监控模块根据设备租赁记录自动判断呼吸机即将租出还是即将归还，并提醒管理人员记录相关信息。
步骤e中数据采集机构的存储单元中的数据读取完成后，数据采集机构向监控模块发送结束符，结束符发送完成后，数据采集机构断电关机。
步骤f中监控模块的软件系统在数据库中检测到参数超标时，监控模块将该呼吸机状态标记为待修，待修状态下的呼吸机在维修保养完毕前不允许借出使用，并提醒管理人员及时维修保养并做好记录。
步骤f中监控模块的软件系统对呼吸机运行状态信息与维修保养记录进行统计学分析，总结运行参数变化与呼吸机诊疗质量之间的关联。
由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明的呼吸机运行状态监控装置及其监控方法是基于医疗设备租赁中心的设备质量控制平台，配合医疗设备租赁管理系统定时读取呼吸机的运行状态信息，通过分析运行状态信息来尽早发现呼吸机运行状态下的安全隐患，并提醒管理人员采取相应的措施降低呼吸机的医疗风险。该监控装置可以通过检测器扫描nRF24L01无线模块来登记医疗设备租赁与归还信息。数据采集机构可以通过串口定时读取呼吸机的运行状态信息，然后存入存储单元中，当呼吸机使用完毕归还到医疗设备租赁中心时，监控机构在登记呼吸机归还信息的同时经由nRF24L01无线通信模块收集数据采集机构的存储单元中保存的呼吸机运行状态记录，并进行基本的风险分析，超过设定的风险警戒范围时提醒管理人员进行人工干预。监控机构收集信息可考察急抢救类设备超负荷运行状况，为保障设备安全稳定运行提供更好的解决方案。采集机构采集的是设备动态运行质量信息，克服了现有的医疗设备质量控制人工采集静态输入的缺陷。
附图说明
图1为本发明的呼吸机运行状态监控装置的结构示意图。
图2为本发明的呼吸机运行状态监控方法的流程图。
图3为本发明的电源机构的电源切换电路图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的具体实施方式。
参照图1，呼吸机4运行状态监控装置，包括数据采集机构1、无线数据收发机构2和监控机构3。数据采集机构1装配于呼吸机4。
继续参照图1，数据采集机构1包括MSP430F149单片机11、存储单元12以及电源机构，MSP430F149单片机11的UART0引脚设置为串口模式经MAX3232芯片转换为串口电平后与呼吸机4的RS232串口连接，该MSP430F149单片机11通过该RS232串口定时采集呼吸机4的运行状态信息，MSP430F149单片机11的UART1引脚设置为SPI通信模式与下述的nRF24L01无线通信模块21相连。上述存储单元12用于存储MSP430F149单片机11采集的呼吸机4运行状态的信息数据。
继续参照图1、图3，电源机构包括电源切换电路131、5V直流开关电源132、5V锂电池133以及充电模块，供电方向如图1中的实习箭头指向所示，该5V直流开关电源132用于将220V交流电转换成5V直流电，电源切换电路131分别和锂电池、直流开关电源连接，直流开关电源通过充电模块为锂电池充电。5V直流开关电源132插头和呼吸机4电源插头、湿化器电源插头均接入固定在呼吸机4背面的插线板上，临床科室的操作人员在使用呼吸机4时首先要将插线板的插头接入市电。参照图3，将继电器RL1的常开端和其中一个控制端并在一起接5V直流开关电源132的电源输出端A的正极，常闭端接5V锂电池133的电源输出端B的正极，再将5V直流开关电源132的电源输出端A的负极与5V锂电池133的电源输出端B的负极、继电器RL1另外一个控制端并在一起作为公共负极，然后在公共负极与继电器的公共端之间串联一个1000μF的电容C，最后将数据采集机构1的需要用电的部件的电源接口并联在电容C两端，该电路可以在5V直流开关电源132接入市电A时切换至市电供电，市电断开后迅速切换至5V锂电池133供电，继电器切换过程约需10～30ms响应时间，该段时间内由电容C1为连接用电接口D的数据采集机构1和nRF24L01无线通信模块21提供瞬时电流。电源切换电路131用于保障数据采集机构1在使用过程中不间断供电。
继续参照图1，无线数据收发机构2包括依次连接的nRF24L01无线通信模块21、STC89C52单片机22、RS232串口；该nRF24L01无线通信模块21与MSP430F149单片机11连接，该nRF24L01无线通信模块21用于数据采集机构1与监控机构3之间的识别和数据通信，nRF24L01无线通信模块21与上述电源切换电路131连接，上述电源机构为nRF24L01无线通信模块21供电。STC89C52单片机22用于控制该nRF24L01无线通信模块21的无线信号的收发。STC89C52单片机22的P1.0～P1.5引脚模拟SPI通信模式与nRF24L01无线通信模块21连接，STC89C52单片机22的UART引脚经MAX3232芯片转换为串口电平后，再由PL2303接口转换器与上述监控模块32的USB端口连接，同时由该USB端口为无线收发模块供电。
继续参照图1，上述监控机构3包括检测器31、监控模块32；该检测器31用于检测附近是否有nRF24L01无线通信模块21经过并识别该nRF24L01无线通信模块21，该监控模块32与上述RS232串口连接，该监控模块32用于将上述存储单元12存储的信息存入数据库并根据数据库数据分析呼吸机4的运行状态。
继续参照图1，上述MSP430F149单片机11的控制软件基于IAR Embedded Workbench IDE开发环境，上述STC89C52单片机22的控制软件基于Keil uVision2开发环境，两者均采用C语言设计开发。监控模块32的分析软件基于visual studio 2008开发平台，采用c#语言设计开发，数据库采用SQL Server 2005系统。
此外，参照图1、图2，本发明还涉及一种呼吸机4运行状态监控方法，该监控方法采用上述的呼吸机4运行状态监控装置，该监控方法包括依次进行的下述步骤：
a.租出：上述监控模块32登记租出的呼吸机4的租赁信息；
b.使用：呼吸机4、上述电源机构接入市电，上述数据采集机构1接电运行，上述MSP430F149单片机11首先清空上述存储单元12已存储的信息，然后MSP430F149单片机11在设定时间计时结束后向呼吸机4发送一次查询命令，MSP430F149单片机11发生查询命令的时间间隔为5分钟，在该5分钟内，MSP430F149单片机11处于低功耗模式运行状态；5分钟计时结束后中断响应函数会唤醒MSP430F149单片机11，MSP430F149单片机11即呼吸机4发送一次“SNDA<CR>”查询命令，呼吸机4按照规定的格式反馈其运行状态信息，MSP430F149单片机11收集到呼吸机4的运行状态信息后将其与上一次的运行状态记录对比，若有变化则将其压缩后存入存储单元12，如此即完成一次查询动作；存储单元12存储完毕后MSP430F149单片机11重新计时，等待下一次计时结束后发送查询指令，如此循环往复；
c.断电：呼吸机4使用完毕后断开市电连接，上述电源机构自动切换至锂电池为数据采集机构1供电；数据采集机构1将数据存储完毕后切换为低功耗待机模式；
e.归还：该检测器31能够定时扫描是否有nRF24L01无线通信模块21经过医疗设备租赁中心门口，从而识别是否有呼吸机4进出医疗设备租赁中心，当检测器31检测并识别呼吸机4中的nRF24L01无线通信模块21，监控模块32即根据设备租赁记录自动判断呼吸机4即将租出还是即将归还，并提醒管理人员记录相关信息；然后，将与STC89C52单片机22连接的RS232串口经PL2303接口转换器与上述监控模块32的USB端口连接，监控模块32经无线数据收发机构2向数据采集机构1发送读取数据命令，数据采集机构1读取存储单元12中的数据并经无线数据收发机构2向发送给监控模块32，数据采集机构1的存储单元12中的数据读取完成后，数据采集机构1向监控模块32发送结束符，结束符发送完成后，数据采集机构1断电关机；监控模块32将呼吸机4运行记录信息存入数据库系统中；
f.分析、评估：监控模块32的软件系统对数据库中的数据信息进行统计分析，若检测到异常数据则提醒管理人员及时进行处理，然后记录故障处理方案及结果并存入数据库中；然后监控模块32经统计分析寻找呼吸机4运行状态与故障率之间可能存在的关联，藉此评估呼吸机4运行状态的风险等级。当监控模块32的软件系统在数据库中检测到参数超标时，监控模块32将该呼吸机4状态标记为待修，待修状态下的呼吸机4在维修保养完毕前不允许借出使用，并提醒管理人员及时维修保养并做好记录。监控模块32的软件系统还可对呼吸机4运行状态信息与维修保养记录进行统计学分析，总结运行参数变化与呼吸机4诊疗质量之间的关联。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (10)

1.呼吸机运行状态监控装置，其特征在于，包括数据采集机构、无线数据收发机构和监控机构，数据采集机构装配于呼吸机；
数据采集机构包括数据采集单片机、存储单元以及电源机构，该数据采集单片机与呼吸机的第一串口单元连接，该数据采集单片机通过该第一串口单元定时采集呼吸机的运行状态信息，存储单元用于存储数据采集单片机采集的信息；电源机构包括电源切换电路、直流开关电源、锂电池以及充电模块，该直流开关电源用于将220V交流电转换成直流电，电源切换电路分别和锂电池、直流开关电源连接，直流开关电源通过充电模块为锂电池充电；
无线数据收发机构包括依次连接的无线通信模块、无线控制单片机、第二串口单元；该无线控制单片机控制无线通信模块与数据采集单片机连接，接收采集到的呼吸机状态数据，并用于控制该无线通信模块进行数据收发；该无线通信模块用于数据采集机构与监控机构之间的识别和数据通信；该第二串口单元通过串口线与监控机构连接；
监控机构包括检测器、监控模块；该检测器用于检测附近是否有无线通信模块经过并识别该无线通信模块，该监控模块与上述第二串口单元连接，该监控模块用于将上述存储单元存储的信息存入数据库并根据数据库数据分析呼吸机的运行状态。
2.如权利要求1所述的呼吸机运行状态监控装置，其特征在于：所述直流开关电源为5V直流开关电源，所述锂电池为5V锂电池；该5V直流开关电源用于将220V交流电转换成5V直流电。
3.如权利要求1所述的呼吸机运行状态监控装置，其特征在于：所述数据采集单片机为MSP430F149单片机或者MSP 430x1xx系列单片机，所述第一串口单元为RS232串口，所述无线通信模块为nRF24L01无线通信模块；数据采集单片机的UART0引脚设置为串口模式经MAX3232芯片转换为串口电平后与第一串口单元连接，数据采集单片机的UART1引脚设置为SPI通信模式与所述无线通信模块相连。
4.如权利要求1所述的呼吸机运行状态监控装置，其特征在于：所述无线控制单片机为STC89C52单片机或者MCS-51系列单片机，所述无线通信模块为nRF24L01无线通信模块；无线控制单片机的P1.0～P1.5引脚模拟SPI通信模式与无线通信模块连接，无线控制单片机的UART引脚经MAX3232芯片转换为串口电平后，再由PL2303接口转换器与所述监控模块的USB端口连接，同时由该USB端口为无线收发模块供电。
5.呼吸机运行状态监控方法，其特征在于：该监控方法采用权利要求1至4任一所述的呼吸机运行状态监控装置，该监控方法包括依次进行的下述步骤：
a.租出：所述监控模块登记租出的呼吸机的租赁信息；
b.使用：呼吸机、所述电源机构接入市电，所述数据采集机构接电运行，所述数据采集单片机首先清空所述存储单元已存储的信息，然后数据采集单片机在设定时间计时结束后向呼吸机发送一次查询命令，呼吸机按照规定的格式反馈其运行状态信息，数据采集单片机收集到呼吸机的运行状态信息后将其与上一次的运行状态记录对比，若有变化则将其压缩后存入存储单元，如此即完成一次查询动作；存储单元存储完毕后数据采集单片机重新计时，等待下一次计时结束后发送查询指令，如此循环往复；
c.断电：呼吸机使用完毕后断开市电连接，所述电源机构自动切换至锂电池为数据采集机构供电；
e.归还：所述检测器检测并识别呼吸机中的无线通信模块，该监控模块与上述第二串口单元连接，监控模块经无线数据收发机构向数据采集机构发送读取数据命令，数据采集机构读取存储单元中的数据并经无线数据收发机构向发送给监控模块，监控模块将呼吸机运行记录信息存入数据库系统中；
f.分析、评估：监控模块的软件系统对数据库中的数据信息进行统计分析，若检测到异常数据则提醒管理人员及时进行处理，然后记录故障处理方案及结果并存入数据库中；然后监控模块经统计分析寻找呼吸机运行状态与故障率之间可能存在的关联，藉此评估呼吸机运行状态的风险等级。
6.如权利要求5所述的呼吸机运行状态监控方法，其特征在于：步骤b中数据采集单片机发生查询命令的时间间隔为5分钟，在该5分钟内，数据采集单片机处于低功耗模式运行状态；5分钟计时结束后中断响应函数会唤醒数据采集单片机，数据采集单片机即呼吸机发送一次“SNDA<CR>”查询命令；步骤c中系统将数据存储完毕后切换为低功耗待机模式。
7.如权利要求5所述的呼吸机运行状态监控方法，其特征在于：步骤e中检测器识别呼吸机后，监控模块根据设备租赁记录自动判断呼吸机即将租出还是即将归还，并提醒管理人员记录相关信息。
8.如权利要求5所述的呼吸机运行状态监控方法，其特征在于：步骤e中数据采集机构的存储单元中的数据读取完成后，数据采集机构向监控模块发送结束符，结束符发送完成后，数据采集机构断电关机。
9.如权利要求5所述的呼吸机运行状态监控方法，其特征在于：步骤f中监控模块的软件系统在数据库中检测到参数超标时，监控模块将该呼吸机状态标记为待修，待修状态下的呼吸机在维修保养完毕前不允许借出使用，并提醒管理人员及时维修保养并做好记录。
10.如权利要求5所述的呼吸机运行状态监控方法，其特征在于：步骤f中监控模块的软件系统对呼吸机运行状态信息与维修保养记录进行统计学分析，总结运行参数变化与呼吸机诊疗质量之间的关联。
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