CN106860988B - 一种智能调控人工鼻安全气囊控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能调控人工鼻安全气囊控制系统，包括：手动旋转调控气囊自动充气系统、自动充气模块、压力和呼吸频率监测模块、湿度监测模块、氧浓度监测模块、呼末CO₂浓度检测模块。本发明可以很好的保护患者头侧皮肤，另外，安装的多个监测模块可以实时监测术中管路中的气压，患者呼吸频率，气道中的氧浓度等数值，预防脱管而无法发现的情况；并且在手术结束后继续监测病人从手术室到苏醒室或病房这段过程中的患者实时的呼吸情况，气管中氧浓度的情况；以方便医师及时发现患者的突发情况，及时采取紧急措施；安装实时监测人工鼻中过滤装置中的耗材的湿度的模块，以方便实时监测其湿度，判断其损耗程度，避免出现其失效仍在使用的情况。

Description

一种智能调控人工鼻安全气囊控制系统

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种智能调控人工鼻安全气囊控制系统。

背景技术

目前，在机械通气呼吸管路中，人工鼻作为其中不可或缺的组成部分，连接于气管导管及Y形呼吸管路之间，模拟人体解剖气道对气体的湿化、加温及过滤细菌作用，减少机械通气肺部感染的发生率。目前，市场上的人工鼻外部材料为硬质塑料，重量为25g，而且随着使用时间延长水分附着重量渐增，人工鼻的下部边缘作为呼管路中的最低点，一方面机械通气过程中易压致患者面部皮肤红、肿，全身麻醉术中铺无菌巾覆盖头面部而不易察觉，随着时间的累积可能更甚者出现皮肤破溃，另一方面易弯折气管导管致气管导管成角，增加气道阻力，造成机械通气失败带来低氧血症，造成安全事故。另外，人工鼻是连接螺纹管和气管导管的部分，其存在脱落的情况。如果其术中脱落，传统的人工鼻不能给出有效的警告，并且其使用中其过滤材料使用情况不能有很好的了解和监测。容易发生，人工鼻过滤作用失效仍在使用的情况。

综上所述，术中人工鼻过硬的外壳容易压伤患者皮肤，且其与螺纹管脱落情况，不能给出有效的警告；术后送苏醒室时，无法客观的监测患者是否有呼吸和呼吸频率等参数；容易导致医疗事故。

发明内容

本发明为解决术中人工鼻过硬的外壳容易压伤患者皮肤，且其与螺纹管脱落情况，不能给出有效的警告；术后送苏醒室时，无法客观的监测患者是否有呼吸和呼吸频率等参数；容易导致医疗事故的技术问题而提供一种结构简单、安装使用方便、提高工作效率的智能调控人工鼻安全气囊控制系统。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

本发明提供的智能调控人工鼻安全气囊控制系统，所述智能调控人工鼻安全气囊控制系统包括：

手动旋转调控气囊自动充气系统，通过旋转人工鼻主体，使其内部通道与人工鼻管壁中的不同壁孔相通，使管路中的气体进入两个气囊中或分别进入单个气囊中，使之膨胀。并且其可以随着呼吸机的运行而充入足够的气体，气道压力改变而改变。

自动充气模块，用于与气囊接口连接后给气囊以一定的恒定压力进行充气，并显示气囊内部的压力；

压力和呼吸频率监测模块，通过与管路连接的通道实时监测管路中气体的压力，并通过金属片的震动频率及幅度通过内部芯片换算出患者呼吸通气过程中的压力波形以及通气频率；其压力传感器可采用EFPI光纤压力传感器检测压力；

湿度监测模块，通过信号检测和转换电路将电容的变化转换成与之对应变化的方波信号，再经过50HZ滤波处理后送至单片机，单片机对采集到的方波信号进行计数，根据频率与湿度线性关系，计算得到实际测量的湿度值，同时读取键盘输入的阈值，比较以上两个数值，做出是否驱动报警芯片的判断；

氧浓度监测模块，通过气体传感器将被测气体浓度转换为与其成一定关系的电量输出，用于检测气囊内气体的氧气浓度；

呼末CO₂浓度检测模块，依据是朗伯比尔定律，通过找到气体浓度与红外光的衰减量之间对应关系，根据所测红外方法光衰减量来计算对应气体的浓度，用于检测气囊内气体的CO₂浓度。

进一步，所述手动旋转调控气囊自动充气系统，通过旋转人工鼻主体，内部通道与人工鼻管壁中的不同壁孔相通，使管路中的气体进入两个气囊中或分别进入单个气囊中。

进一步，所述自动充气模块内部设有电机和压力传感器，与气囊接口连接后以恒定的压力给气囊充气，并且压力传感器会显示气囊内部的压力。

进一步，所述压力和呼吸频率监测模块内部设有金属片压力感应装置。

进一步，所述自动充气模块由低压气路、控制器和执行机构组成；

所述低压气路包括气泵、控制阀和低压排气阀；

所述控制系统包括PLC、显示控制触摸屏、气压传感器和稳压电源；

所述执行机构包括入口气囊气门芯顶开装置。

进一步，所述湿度监测模块包括：单片机、湿度检测和处理电路、主控系统、键盘和LED显示电路、语音芯片录放电路、电源电路。

进一步，所述智能调控人工鼻安全气囊包括：

透气材料层；

所述透气材料层采用不易撕脱的粘合材料和气囊紧密粘贴起来；

气囊通过接口装置进行充气和放气；

主体材料层中设置了上下两个通道可以通过侧孔与气囊和人工鼻连接螺纹管直接相通；

人工鼻连接螺纹管与主体材料层采取可旋转的紧密结合；

所述人工鼻连接螺纹管的壁孔与主体材料上的管道相通；

连接螺纹管部分管壁侧孔有上下两个；

所述连接螺纹管部分的管壁设置有四个壁孔。

进一步，所述智能调控人工鼻安全气囊的保护装置包括：单个模块主体结构；

所述单个模块主体结构通过连接固定装置固定在管路通道上；

所述单个模块主体结构设置有检测通道和管路通道；

显示在各自的显示屏上，并且有电源开关；

且单个模块主体结构通过连接固定装置连接在一起；连接固定装置上安装有按钮。

进一步，所述管路通道管壁上设置有单向活瓣插入管路通道内部。

本发明具有的优点和积极效果是：由于本发明将在人工鼻上安装多个监测模块可以实时监测术中管路中的气压，患者呼吸频率，气道中的氧浓度等数值，低于一定数值即发出警报，预防脱管而无法发现的情况。并且其在手术结束后可以继续监测病人从手术室到苏醒室或病房这段过程中的患者实时的呼吸情况，气管中氧浓度的情况。以方便医师及时发现患者的突发情况，及时采取紧急措施；在人工鼻上安装实时监测人工鼻中过滤装置中的耗材的湿度的模块，以方便实时监测其湿度，以判断其损耗程度，避免出现其失效仍在使用的情况；与气管导管连接的部分管路上安装多个独立的监测模块。主要有四个模块。其一，患者气道压力和呼吸频率监测模块，其显示屏可以实时显示患者术中的呼吸频率和管路中压力及其波形，低于一定的数值或一段时间没有气流通过即可报警，以避免术中出现脱管而无法发现的情况，并且其在手术结束后可以继续监测病人从手术室到苏醒室或病房这段过程中的患者实时的呼吸情况，气管中氧浓度的情况。以方便医师及时发现患者的突发情况，及时采取紧急措施，避免产生严重的后果。其二，管路中以及人工鼻中过滤耗材的湿度监测模块，其显示屏可以实时监测管路中以及人工鼻中过滤耗材的湿度情况，超过一定的数值即可发出警报，避免出现人工鼻过滤作用失效仍在使用的情况。其三，氧浓度监测模块，其显示屏可以实时显示气道中氧浓度的情况，以方便进一步判断患者吸入气体氧浓度情况以及体内氧浓度的情况。且低于30％的浓度即发出警报，避免出现患者长时间供氧不足的情况。其四，呼末CO₂浓度检测模块。其显示屏实时显示气道CO₂浓度，实时帮助医生判断病人呼吸循环的状态以及体内酸碱的情况。

附图说明

图1是本发明实施例提供的智能调控人工鼻安全气囊结构示意图；

图中：1、透气材料层；2、气囊；3、主体材料层；4、接口装置；5、人工鼻连接螺纹管；6、壁孔；7、侧孔；8、管道。

图2是本发明实施例提供的智能调控人工鼻安全气囊的保护装置结构智能模块的示意图；

图中：9、显示屏；10、单个模块主体结构；11、电源开关；12、连接固定装置；13、按钮；14、检测通道；15、管路通道。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

本发明实施例提供的智能调控人工鼻安全气囊控制系统包括：自动充气模块、压力和呼吸频率监测模块、湿度监测模块、氧浓度监测模块、呼末CO₂浓度检测模块。

自动充气模块：内部设有电机和压力传感器，与气囊接口连接后压力传感器会显示气囊内部的压力，通过设定一定的压力范围，当实际气囊内部压力低于或高于设定值时，电机会自动给气囊充气，以维持恒定的压力。

压力和呼吸频率监测模块：内部设有金属片压力感应装置，通过与管路连接的通道实时监测管路中气体的压力，并通过金属片的震动频率及幅度通过内部芯片换算出患者呼吸通气过程中的压力波形以及通气频率。其压力传感器可采用EFPI光纤压力传感器检测压力。

湿度监测模块：通过信号检测和转换电路将电容的变化转换成与之对应变化的方波信号，再经过50HZ滤波处理后送至单片机，单片机对采集到的方波信号进行计数，根据频率与湿度线性关系，计算得到实际测量的湿度值，同时读取键盘输入的阈值，比较以上两个数值，做出是否驱动报警芯片的判断。

氧浓度监测模块：通过气体传感器将被测气体浓度转换为与其成一定关系的电量输出，用于检测气囊内气体的氧气浓度。

呼末CO₂浓度检测模块：依据是朗伯比尔定律，主要是通过找到气体浓度与红外光的衰减量之间对应关系，从而根据所测红外方法光衰减量来计算对应气体的浓度，用于检测气囊内气体的CO₂浓度。

自动充气模块由低压气路、控制器和执行机构等组成。其中低压气路包括气泵、控制阀和低压排气阀等；控制系统包括PLC、显示控制触摸屏、气压传感器和稳压电源等；执行机构包括入口气囊气门芯顶开装置。进而实现对气囊进行的充放气工作。通过触摸屏选项,系统可实现手动和自动两种操作方式的自由切换。

EFPI光纤压力传感器的结构:反射光纤和导入光纤从两端分别插入一段空芯光纤或石英毛细管(毛细管的孔径约为126～128μm，比125μm的光纤外径稍大)，再用焊接的方式将毛细管两端分别与反射光纤和导入光纤固定，形成EFPI光纤压力传感器。

湿度监测模块以单片机AT89C58软件设计为核心，配以湿度检测和处理电路、主控系统、键盘和LED显示电路、语音芯片录放电路、电源电路的硬件设计；湿度传感器的电容值随着湿度的变化而线性变化，通过信号检测和转换电路将电容的变化转换成与之对应变化的方波信号，再经过50HZ滤波处理后送至单片机，单片机对采集到的方波信号进行计数，根据频率与湿度线性关系，计算得到实际测量的湿度值，同时读取键盘输入的阈值，比较以上两个数值，做出是否驱动报警芯片的判断。

氧浓度监测模块采用MSP430系列单片机是美国德州仪器(TI)1996年开始推向市场的一种16位超低功耗的混合信号处理器(Mixed Signal Processor)。称之为混合信号处理器。

呼末CO₂浓度检测模块：红外二氧化碳气体传感器是基于气体的吸收光谱物质的不同而存在差异的原理制成的。不同气体分子化学结构不同，对于不同波长的红外辐射的吸收程度就不同，因此，不同波长的红外辐射依次照射到样品物质时，某些波长的辐射能被样品物质选择吸收而变弱，产生红外吸收光谱，故当知道某种物质的红外吸收光谱时，便能从中获得该物质在红外区的吸收峰。同一种物质不同浓度时，在同一吸收峰位置有不同的吸收程度，吸收程度与浓度成正比关系。因此通过检测气体对光的波长和强度的影响，便可以确定气体的浓度。

本发明位于人工鼻外部边缘的气囊可减缓呼吸管路重量对头面部的压迫；气囊可调节的体积大小可适应气管导管外露部分的长度起支撑作用，防止气管导管弯曲成角；气囊可以自动或手动充气的设计方案；气囊贴合皮肤部分设有透气材料；各种模块的组装方式，以及各模块的监测方法。

如图1所示，本发明实施例提供的智能调控人工鼻安全气囊包括：透气材料层1、气囊2、主体材料层3、接口装置4、人工鼻连接螺纹管5、壁孔6、侧孔7、管道8。

透气材料层1采用不易撕脱的粘合材料和气囊紧密粘贴起来，在充气和放气的状态下都能保证不撕脱，且能贴合皮肤实现透气和缓冲的功能，从而保护皮肤。气囊2可以通过接口装置4进行充气和放气，其功能的实现可以通过手动的形式或连接自动充气模块进行充放气。从而达到在手术过程中实现充气状态使头面部皮肤不至于被人工鼻长时间压迫致使损伤。主体材料层3中设置了上下两个通道可以通过侧孔7与气囊2和人工鼻连接螺纹管5直接相通，在进行人工通气时可以使管路中的气体直接进入气囊2使之充起实现其功能。另外，人工鼻连接螺纹管5与主体材料层3是采取可旋转的紧密结合的。可以进行主体材料层3的轴向旋转，使人工鼻连接螺纹管5的壁孔6与主体材料层3上的管道8相通。从而达到单独充起一侧气囊的功能。另外，在有需要时可以通过旋转主体材料层3可以使管道和壁孔侧孔都不相通，从而达到使气囊内的气体恒定不变。

本发明包括：给气囊充气的接口装置；连接螺纹管部分管壁侧孔(有上下两个，分别连通后只可以分别充起一个气囊)；连接螺纹管部分管壁的四个壁孔(上下两个连通后可以同时充起上下两个气囊；连通上下两个气囊与连接螺纹管部分的管道。

气囊可分为上下两部分，可分别充气以适应术中头面部手术操作空间需求，下方气囊体积的调节可适应气管导管外露部分的长度，更好的契合不同年龄患者需要。透气材料可以被各种保护皮肤的材料所替代，自动充气装置可被电机充气方式，外置自动充气装置替代。人工鼻的主体过滤部分可以安装流量测定装置，CO₂监测装置，加热保湿装置等。各模块可以以其他不同的方式安装，并且更换其他不同的模块。该发明可附加固定带或固定支架等固定方式。

如图2所示，本发明实施例提供的智能调控人工鼻安全气囊的保护装置包括：显示屏9、单个模块主体结构10、电源开关11、连接固定装置12、按钮13、检测通道14、管路通道15。

图2的结构安装在图1上；单个模块主体结构10通过连接固定装置12固定在管路通道15上，其每个单个模块都有检测通道14并且通过管路通道15管壁上的单向活瓣插入管路通道内部进行监测管路中的具体情况。所有的监测情况通过相关的换算都显示在各自的显示屏9上，并且有电源开关11，且各个模块可以通过按钮13松开连接固定装置12从而更换各个模块，方便灵活使用。另外，各个模块还有通过各自无线传输装置把所有的数据集中传输到电脑主机上。方便从电脑上直接观察各个模块的实时监测数据。以方便及时了解病人情况。

单个模块主体结构安装在人工鼻一侧延长的管路侧壁上，通过人工鼻一侧延长的管路的侧壁上的单向活瓣，各个模块可以把检测通道插入人工鼻一侧延长的管路中，在避免外界空气和保证气密性的情况下，检测管路中的空气情况。从而间接反映人体气道中的情况。人工鼻两侧都可以安装检测的模块，湿度检测模块必须安装在远离与气管导管连接的一侧，从而避免人体呼出的水汽，影响湿度检测装置检测人工鼻中过滤材料的有效性。

用于监测相关数值的显示屏；与人工鼻上的连接固定装置；松开与人工鼻固定装置的按钮；检测通道通过人工鼻上的单向活瓣防漏气装置与管路连通监测相关数值。

本发明位于人工鼻外部边缘的气囊可减缓呼吸管路重量对头面部的压迫；气囊可调节的体积大小可适应气管导管外露部分的长度起支撑作用，防止气管导管弯曲成角；气囊可以自动或手动充气的设计方案；气囊贴合皮肤部分设有透气材料；各种模块的组装方式，以及各模块的监测方法。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种智能调控人工鼻安全气囊控制系统，其特征在于，所述智能调控人工鼻安全气囊控制系统包括：

手动旋转调控气囊自动充气系统，通过旋转人工鼻主体，使其内部通道与人工鼻管壁中的不同壁孔相通，使管路中的气体进入两个气囊中或分别进入单个气囊中，使之膨胀；并且随着呼吸机的运行而充入足够的气体，气道压力改变而改变；

自动充气模块，用于与气囊接口连接后给气囊以一定的恒定压力进行充气，并显示气囊内部的压力；

压力和呼吸频率监测模块，通过与管路连接的通道实时监测管路中气体的压力，并通过金属片的震动频率及幅度通过内部芯片换算出患者呼吸通气过程中的压力波形以及通气频率；其压力传感器可采用EFPI光纤压力传感器检测压力；

湿度监测模块，通过信号检测和转换电路将电容的变化转换成与之对应变化的方波信号，再经过50HZ滤波处理后送至单片机，单片机对采集到的方波信号进行计数，根据频率与湿度线性关系，计算得到实际测量的湿度值，同时读取键盘输入的阈值，比较以上两个数值，做出是否驱动报警芯片的判断；

氧浓度监测模块，通过气体传感器将被测气体浓度转换为与其成一定关系的电量输出，用于检测气囊内气体的氧气浓度；

呼末CO₂浓度检测模块，依据是朗伯比尔定律，通过找到气体浓度与红外光的衰减量之间对应关系，根据所测红外方法光衰减量来计算对应气体的浓度，用于检测气囊内气体的CO₂浓度。

2.如权利要求1所述的智能调控人工鼻安全气囊控制系统，其特征在于，所述手动旋转调控气囊自动充气系统，通过旋转人工鼻主体，内部通道与人工鼻管壁中的不同壁孔相通，使管路中的气体进入两个气囊中或分别进入单个气囊中。

3.如权利要求1所述的智能调控人工鼻安全气囊控制系统，其特征在于，

所述自动充气模块内部设有电机和压力传感器，与气囊接口连接后以恒定的压力给气囊充气，并且压力传感器会显示气囊内部的压力。

4.如权利要求1所述的智能调控人工鼻安全气囊控制系统，其特征在于，所述压力和呼吸频率监测模块内部设有金属片压力感应装置。

5.如权利要求1所述的智能调控人工鼻安全气囊控制系统，其特征在于，所述自动充气模块由低压气路、控制器和执行机构组成；

所述低压气路包括气泵、控制阀和低压排气阀；

所述控制系统包括PLC、显示控制触摸屏、气压传感器和稳压电源；

所述执行机构包括入口气囊气门芯顶开装置。

6.如权利要求1所述的智能调控人工鼻安全气囊控制系统，其特征在于，所述湿度监测模块包括：单片机、湿度检测和处理电路、主控系统、键盘和LED显示电路、语音芯片录放电路、电源电路。

7.如权利要求1所述的智能调控人工鼻安全气囊控制系统，其特征在于，所述智能调控人工鼻安全气囊包括：

透气材料层；

所述透气材料层采用不易撕脱的粘合材料和气囊紧密粘贴起来；

气囊通过接口装置进行充气和放气；

主体材料层中设置了上下两个通道可以通过侧孔与气囊和人工鼻连接螺纹管直接相通；

人工鼻连接螺纹管与主体材料层采取可旋转的紧密结合；

所述人工鼻连接螺纹管的壁孔与主体材料上的管道相通；

连接螺纹管部分管壁侧孔有上下两个；

所述连接螺纹管部分的管壁设置有四个壁孔。

8.如权利要求7所述的智能调控人工鼻安全气囊控制系统，其特征在于，所述智能调控人工鼻安全气囊的保护装置包括：单个模块主体结构；

所述单个模块主体结构通过连接固定装置固定在管路通道上；

所述单个模块主体结构设置有检测通道和管路通道；

显示在各自的显示屏上，并且有电源开关；

且单个模块主体结构通过连接固定装置连接在一起；连接固定装置上安装有按钮。

9.如权利要求8所述的智能调控人工鼻安全气囊控制系统，其特征在于，所述管路通道管壁上设置有单向活瓣插入管路通道内部。

Images