CN105305605A - 医疗电子设备的断电检测及保护系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种医疗电子设备的断电检测及保护系统，包括电源开关、医用开关电源、备用电池、第一二极管、第二二极管、升压电路、充电管理及电量检测电路、电池切换电路、稳压电路和主控电路；系统采用外接电源及备用电池供电，当外接市电断电时，由备用电池自动切换给主控电路供电，切换过程中保证主控电路供电的不间断，保证主控电路的正常运行；而对于功耗大的电路或由交流供电的电路由于供电断开而暂停运行，待电力恢复后由主控电路恢复系统的整体运行。本发明既能检测系统断电，还能在设备断电后系统自动切入电池供电，保障主控电路的正常运行和显示，满足了可移动式、功率较大且需要长时间不间断运行的医用电子设备的断电保护需求。
Description
技术领域
本发明涉及医疗电子设备技术领域，特别是一种医疗电子设备的断电检测及保护系统。
背景技术
目前医疗电子设备为了保证市电断电后信息不丢失、不影响正常的治疗，主要有两种解决方案：其一是内置电池供电，断电后由电池保证继续治疗，仅适用于用电较少的掌上设备；其二是采用UPS备用电源供电，适用于固定设备。而对于可移动式、功率较大且需要长时间运行的医用电子设备，特别是针对治疗设备，采用第一种方案，则电池不能支撑整个设备的正常运行；采用第二种方案，又不能满足设备可移动、便携式的要求。
现有的断电保护方案主要存在以下问题：(1)电力中断，设备不受控，甚至对患者产生伤害；(2)断电后，系统关闭，信息丢失；(3)电池切换无法实现0切换时间，导致系统重启，治疗中断；特别是针对某些治疗(例如腹膜透析治疗)中断后不能继续必须重新开始。
发明内容
本发明的目的在于提供一种医疗电子设备的断电检测及保护系统。
实现本发明目的的技术方案为：
一种医疗电子设备的断电检测及保护系统，包括电源开关、医用开关电源、备用电池、第一二极管、第二二极管、升压电路、充电管理及电量检测电路、电池切换电路、稳压电路和主控电路；
所述电源开关为双路开关，一路连接交流市电和开关电源，开关电源的输出端与第一二极管正极相连，同时还与主控电路相连，作为第一市电掉电检测信号；第一二极管负极分别与第二二极管负极和升压电路输入端相连，升压电路输出端与充电管理及电量检测电路输入端相连，充电管理及电量检测电路同时与主控电路、备用电池和电池切换电路相连，电池切换电路同时与稳压电路和主控电路相连，稳压电路的输出端与第二二极管的正极相连，第二二极管的负极与主控电路相连，同时还通过电源开关的另一路开关与主控电路相连，作为第二市电掉电检测信号。
与现有技术相比，本发明的显著优点为：
(1)当交流市电断电时，备用电池实现0切换时间切换，保证主控电路不断电，能及时保存信息，进行报警，并暂停治疗，保证安全性；
(2)对于功耗较大的电路或者需要交流供电的电路，供电电路断开，控制电路复位，该部分停止运行，电力恢复后，主控电路控制设备继续运行，保证了治疗的连续性；
(2)设备关闭电源时，主控电路有足够的时候保存信息，避免误操作。
附图说明
图1为本发明医疗电子设备的断电检测及保护电路原理图。
图2为本发明一实施例中用于自动腹膜透析机的断电检测及保护电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图1及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
结合图1，本发明所述的医疗电子设备的断电检测及保护系统，包括电源开关、医用开关电源、备用电池、第一二极管、第二二极管、升压电路、充电管理及电量检测电路、电池切换电路、稳压电路和主控电路；
所述电源开关为双路开关，一路连接交流市电和开关电源，开关电源的输出端与第一二极管正极相连，同时还与主控电路相连，作为第一市电掉电检测信号；第一二极管负极分别与第二二极管负极和升压电路输入端相连，升压电路输出端与充电管理及电量检测电路输入端相连，充电管理及电量检测电路同时与主控电路、备用电池和电池切换电路相连，电池切换电路同时与稳压电路和主控电路相连，稳压电路的输出端与第二二极管的正极相连，第二二极管的负极与主控电路相连，同时还通过电源开关的另一路开关与主控电路相连，作为第二市电掉电检测信号。
主控电路与多路受控电路相连，其中功率超过设定值的受控电路通过电源开关与交流市电连接。
进一步的，系统还包括声光报警电路模块，所述声光报警电路模块与主控电路连接，当交流市电断电时自动报警。
其中开关电源输出电压为Va，备用电池通过稳压电路输出电压为Vb，使Va略大于Vb；图1中第二受控电路为大功率用电电路，通过电源开关由交流市电供电，其他电路模块在市电正常时由开关电源供电，市电断电时由备用电池供电。
当交流市电正常供电时，闭合电源开关，此时开关电源输出电压为Va，充电管理及电量检测电路为备用电池充电；第一市电掉电检测信号和第二市电掉电检测信号均为Va，据此判断此时市电未断电；主控电路控制电池切换电路闭合，备用电池通过稳压电路输出电压为Vb；主控电路控制第一受控电路和第二受控电路正常运行。
当交流市电断电时，市电电压为0、开关电源输出电压为0，第二受控电路停止运行；第一市电掉电检测信号检测到0V，第二市电掉电检测信号检测到Vb，据此判断此时市电断电；主控电路控制第一受控电路暂停运行；电池切换电路保持闭合，系统自动切换为电池供电，实现备用电池供电切换零延迟，启动应急操作，保证治疗的安全性，为设备的低功耗模块持续提供电力，及时暂停设备并保存数据，必要时进行声光报警，提示操作者；主控电路通过充电管理及掉电检测电路实时检测电池电量，根据电池电量情况提示用户手动关闭设备或等待交流市电来电。
当用户主动关闭电源时，断开电源开关，此时第一市电掉电检测信号和第二市电掉电检测信号检测电压均为0，据此判断用户关闭电源，主控电路控制电池切换电路断开，停止第一受控电路和第二受控电路运行。
实施例1
本发明特别适用于可移动式、功率较大且需要长时间不间断运行的医用电子设备，下面以自动腹膜透析机为例进行描述。
腹膜透析是终末期肾脏病患者的治疗方式之一，它的原理是将透析液注入腹腔，腹腔中透析液与人体内毒素进行交换，然后毒素随透析液排除体外。
自动腹膜透析机主要实现自动将透析液注入腹腔，留置一定时间后，又将废液从腹腔中排出，周期性的引流、注入最终达到血液净化的目的。透析液的流向及流速控制由透析机内部的电磁阀控制；同时，为了保证患者的舒适性，由透析机的加热模块对透析液进行加热，该部分功率大约为400W。
一次腹膜透析治疗大约需要10～14小时，治疗过程中设备能暂停但是不能中断；长时间的治疗过程中病人需要活动，可能需要临时断电，暂停治疗。而且，在病房或家庭经常遇到断电的情况，因此，需要设计断电检测及保护装置。
如图2所示，所述电磁阀及显示模块为腹膜透析的执行模块，能够执行透析治疗、暂停治疗、人机交互、提示报警等功能；所述加热模块及泵，主要实现透析液的加热及正负压的产生。
所述医用开关电源根据透析机的功耗及电压要求，选用XPPOWER的ECP60UT01的医用开关电源，具有宽输入电压、输出电压稳定的特点，满足医用电子设备对电源的要求。
所述电源切换电路采用继电器实现，由主控电路控制继电器的线圈，继电器常闭触点切换电池是否接入电路；当系统启动时，继电器线圈失电，常闭触点闭合，电池接入电路中，并一直保持；当关闭设备电源时，医用开关电源断电，由电池接入电路，ARM主控电路的电池切换信号输出高电平，继电器线圈得电，常闭触点断开，电池供电断开，系统整体断电。
所述主控电路采用三星公司S5PV210ARM芯片作为核心控制芯片，并建立外围电路；所述稳压电路采用LM2596稳压芯片将电池输出的12V稳压到5V；所述充电管理及电量检测电路采用CN3703芯片作为电池充电的管理芯片，同时用于检测电池的电量，并反馈给主控电路。
所述备用电池根据系统需求，根据系统功耗以及备用电池要维持2小时以上的要求，备用电池电压要求为12V，容量大于4Ah。
所述声光报警电路采用扬声器进行声音报警，采用led指示灯进行指示灯报警。
当市电电压220V正常供电时，闭合电源开关，市电为所述加热模块及泵供电；医用开关电源输出并通过升压后，由充电管理及电量检测电路管理备用电池的充电；第一市电掉电检测信号和第二市电掉电检测信号均检测到电压5V，主控电路据此判断市电电压正常，控制所述电磁阀及显示模块、加热模块及泵运行，并控制所述电池切换电路接通所述备用电池。
当市电断电时，所述第二受控电路断电停止运行，开关电源输出电压为0V，电池切换电路保持接通，所述主控电路、电磁阀及显示模块、充电管理及电量检测电路和电池切换电路的供电都未受到影响；所述第一市电掉电检测信号和第二市电掉电检测信号分别检测到0V和5V，主控电路据此判断市电断电，控制电磁阀及显示模块暂停透析治疗、保存当前数据、声光报警、提示用户断电信息及电池电量信息、指导用户按步骤关机或等待市电来电。
当用户主动关闭所述电源开关时，第一市电掉电检测信号和第二市电掉电检测信号均检测到电压为0V，主控电路据此判断用户主动关机，控制所述电池切换电路断开所述备用电池，此时自动腹膜透析机各路电源全部断开，机器完全关闭。
Claims (4)
1.一种医疗电子设备的断电检测及保护系统，其特征在于，包括电源开关、医用开关电源、备用电池、第一二极管、第二二极管、升压电路、充电管理及电量检测电路、电池切换电路、稳压电路和主控电路；
所述电源开关为双路开关，一路连接交流市电和开关电源，开关电源的输出端与第一二极管正极相连，同时还与主控电路相连，作为第一市电掉电检测信号；第一二极管负极分别与第二二极管负极和升压电路输入端相连，升压电路输出端与充电管理及电量检测电路输入端相连，充电管理及电量检测电路同时与主控电路、备用电池和电池切换电路相连，电池切换电路同时与稳压电路和主控电路相连，稳压电路的输出端与第二二极管的正极相连，第二二极管的负极与主控电路相连，同时还通过电源开关的另一路开关与主控电路相连，作为第二市电掉电检测信号。
2.根据权利要求1所述的医疗电子设备的断电检测及保护系统，其特征在于，主控电路与多路受控电路相连，其中功率超过设定值的受控电路通过电源开关与交流市电连接。
3.根据权利要求1或2所述的医疗电子设备的断电检测及保护系统，其特征在于，开关电源输出电压大于备用电池通过稳压电路输出电压。
4.根据权利要求1或2所述的医疗电子设备的断电检测及保护系统，其特征在于，系统还包括声光报警电路模块，所述声光报警电路模块与主控电路连接，当交流市电断电时自动报警。
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