CN111281471A - 一种电动气压止血器及其的控制方法 - Google Patents

一种电动气压止血器及其的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动气压止血器，包括：带体；第一弹性束带，其附接在所述带体一端；第二弹性束带，其附接在所述带体另一端；自紧搭扣，其设置在所述第一弹性束带和所述第二弹性束带之间，能够将所述带体围合成环形；多个气囊，其设置在所述带体内侧；充气装置，其通过多个通气管分别连通所述气囊，能够为所述气囊充气；充气流量阀，其设置在所述通气管上，能够控制所述充气装置的充气速度，本发明提供的电动气压止血器，通过自紧搭扣将带体固定，能够通过卷轴将弹性束带卷绕，任意改变带体固定圈的大小，适用于身体任意部位，并通过气囊对止血器施加压力，压力可调，本发明还提供乐一种电动气压止血器的控制方法。

Description

一种电动气压止血器及其的控制方法
技术领域
本发明涉及医用器械领域，尤其涉及一种电动气压止血器和一种电动气压止血器的控制方法。
背景技术
紧急情况下，当伤者独处或者医疗救援尚未及时赶到时，失血是造成死亡的一个主要原因。在这种情况下，使用止血带阻止血液从受伤的手臂或者腿部流失已是众所周知的止血办法。通常在紧急情况下，当伤者一人独处时，他她必须仅靠一只手就能用止血带止住其手臂或者腿部的血流。典型的止血带是一种紧系或者缠绕在肢体比如手臂或者腿脚上的绑带，力图在紧急情况下阻止严重失血或者流血。
申请号为201480029113.2的专利申请文件公开了一种止血带体轻、紧凑、且适于单手操作的止血带，但是止血带的固定效果和压力仍需医护人员施加，不易精准操控。
申请号为201510506510.0的专利申请文件公开了一种本发明提供的一种止血带，通过采用特制的发气装置，使充气操作仅需按下一次激发器即可，操作非常方便，而且充气时间不到1秒，但充气过程中压板容易发生位置变化。不利于止血带的压力控制。
发明内容
本发明提供的电动气压止血器，通过自紧搭扣将带体固定，能够通过卷轴将弹性束带卷绕，任意改变带体固定圈的大小，适用于身体任意部位，并通过气囊对止血器施加压力，压力可根据止血部位不同进行可调。
本发明还提供了一种电动气压止血器的控制方法，模糊控制器按照模糊控制规则输出PID控制器的三个系数，以调节充气装置的流速，大大提高充气装置充气速度控制的精确度，进而保证止血器的压力维持在最佳值。
本发明的技术方案为：
一种电动气压止血器，包括：
带体；
第一弹性束带，其附接在所述带体一端；
第二弹性束带，其附接在所述带体另一端；
自紧搭扣，其设置在所述第一弹性束带和所述第二弹性束带之间，能够将所述带体围合成环形；
多个气囊，其设置在所述带体内侧；
充气装置，其通过多个通气管分别连通所述气囊，能够为所述气囊充气；
充气流量阀，其设置在所述通气管上，能够控制所述充气装置的充气速度。
优选的是，所述自紧搭扣包括：
第一锁件，其一端通过自卷绕机构连接所述第一弹性束带，另一端具有锁钩；
第二锁件，其一端通过连接机构连接所述第二弹性束带，另一端具有锁扣；
其中，所述锁钩能够可拆卸套接在所述锁扣上。
优选的是，所述自卷绕机构包括：
卷轴，其可旋转支撑在所述第一锁件上，所述第一弹性束带能够卷绕在所述卷轴上；
第一齿轮，其套设在所述卷轴一端，能够驱动所述卷轴旋转，进而卷绕所述第一弹性束带；
第二齿轮，其可旋转支撑在所述第一锁件上，并与所述第一齿轮啮合；
锥齿轮，其可旋转支撑在所述第一锁件顶部，并与所述第二齿轮啮合；
驱动电机，其输出轴连接所述锥齿轮，能够驱动所述锥齿轮旋转。
优选的是，所述第一锁钩为环形，且具有插孔，所述插孔内具有弹性插销。
优选的是，所述锁扣为柱形，且具有环形槽，所述锁钩能够卡合在所述环形槽内，所述锁扣具有柱形孔，所述弹性插销能够伸入所述柱形孔内，使所述锁钩与所述锁扣固定。
优选的是，所述弹性插销包括：
销体，其一端弹性支撑在所述插孔内，并能够伸出所述插孔；
棘轮柱，其一端连接所述销体另一端，所述棘轮柱表面具有阵列分布的柱形凸起，并与所述插孔内的柱形槽配合，能够沿所述插孔滑动，所述棘轮柱另一端具有棘齿；
推柱，其一端具有棘齿，能够与所述棘轮柱配合，能够推动所述棘轮齿旋转，并推动所述销体伸出所述插孔，伸入所述柱形孔内。
一种电动气压止血器的控制方法，包括：
步骤1、所述充放气流量阀由控制器控制，保证充气流量阀的充气流速为v1，维持止血器的压力F1＝Fq；
Figure BDA0002383649470000031
其中，η为校验系数，w为充气装置功率，n为气体物质的量，R为摩尔常数，T为气体温度，S为气囊与身体接触面积，xc为面积修正系数；
步骤2、检测气囊内的充气量和压力维持时间，并将信号通过变送器传输至主板，主板对充气量与标准值进行比较；
步骤3、当检测到充其量超过标准值，报警器进行示警；
当检测到压力维持时间超过标准值时，充气流量阀放气。
优选的是，所述步骤1中的控制器包括：模糊控制器和PID控制器串联；
模糊控制器输入充气装置功率w和充气时间t，输出PID的比例系数、比例积分系数和微分系数；
PID控制器对流量控制阀的开度进行误差补偿控制；
其中，充气装置功率w的论域为[150，390]，对应的定量化因子为1；充气时间t的论域为[20，80]，对应的定量化因子为1；
输出比例系数的论域为[-1,1]，对应的定量化因子为0.048；比例积分系数的论域为[-1,1]，对应的定量化因子为0.01；微分系数论域为[-1,1]，对应的定量化因子为0.00036。
本发明的有益效果
本发明提供的电动气压止血器，通过自紧搭扣将带体固定，能够通过卷轴将弹性束带卷绕，任意改变带体固定圈的大小，适用于身体任意部位，并通过气囊对止血器施加压力，压力可根据止血部位不同进行可调。
本发明还提供了一种电动气压止血器的控制方法，模糊控制器按照模糊控制规则输出PID控制器的三个系数，以调节充气装置的流速，大大提高充气装置充气速度控制的精确度，进而保证止血器的压力维持在最佳值。
本发明还能够控制止血器的压力维持时间，实现止血器的自动止血操作。
附图说明
图1为本发明所述的电动气压止血器的结构示意图。
图2为本发明所述的第一锁件的剖视图。
图3为本发明所述的自卷绕机构的结构示意图。
图4为本发明所述的第二锁件的结构示意图。
图5为本发明所述的搭扣的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1所示，本发明提供的电动气压止血器，包括：带体110、第一弹性束带120、第二弹性束带130、自紧搭扣、多个气囊300和充气装置400。
其中，带体110为方形带体，由无纺布制成，第一弹性束带120和第二弹性束带130分别附接在带体110的两端，自紧搭扣200设置在第一弹性束带120和第二弹性束带130之间，能够将带体110围合成环形；多个气囊300设置在带体110内侧；充气装置300通过多个通气管310分别连通气囊300，能够为气囊300充气；充气流量阀230设置通气管310上，能够控制充气装置300的充气速度。
如图5所示，自紧搭扣包括：第一锁件210和第二锁件220，第一锁件210一端通过自卷绕机构连接第一弹性束带120，另一端具有锁钩211；第二锁件220一端通过连接机构221连接第二弹性束带130，另一端具有锁扣222；其中，锁钩211能够可拆卸套接在锁扣222上。
如图3所示，自卷绕机构包括：卷轴231、第一齿轮232、第二齿轮233、锥齿轮234和驱动电机235。
卷轴231可旋转支撑在第一锁件210上，第一弹性束带120能够卷绕在卷轴231上；第一齿轮232套设在卷轴231一端，能够驱动卷轴231旋转，进而卷绕第一弹性束带120；第二齿轮232可旋转支撑在第一锁件210上，并与第一齿轮232啮合；锥齿轮234可旋转支撑在第一锁件210顶部，并与第二齿轮233啮合驱动电机134的输出轴连接锥齿轮234，能够驱动锥齿轮234旋转。
如图2所示，锁钩211为环形，且具有插孔，所述插孔内具有弹性插销212，弹性插销213包括：销体214、棘轮柱215和推柱216。
销体214的一端弹性支撑在插孔内，并能够伸出插孔；棘轮柱215一端连接销体214另一端，棘轮柱表面具有阵列分布的柱形凸起，并与所述插孔内的柱形槽配合，能够沿插孔滑动，棘轮柱另一端具有棘齿；推柱216一端具有棘齿，能够与棘轮柱215配合，能够推动棘轮齿旋转，并推动销体214伸出所述插孔，伸入锁扣的柱形孔223内
如图3所示，锁扣222为柱形，且具有环形槽，所述锁钩能够卡合在所述环形槽内，锁扣222具有柱形孔223，弹性插销212能够伸入柱形孔223内，使锁钩211与锁扣222固定。
实施以电动气压止血器的工作过过程为例，做进一步说明
将带体110围合成环形套设在待止血部位，将第一锁件210和第二锁件220的锁钩和锁扣配合，将带体110围合成环形，利用自卷绕机构十位第一弹性束带120卷绕在卷轴上，使止血器的袋体勒紧在带止血部位，通过充气装置400对多个气囊300充气，对待止血部位施加压力，起到止血作用。
一种电动气压止血器的控制方法，包括：
步骤1、所述充放气流量阀由控制器控制，保证充气流量阀的充气流速为v1，维持止血器的压力F1＝Fq；
Figure BDA0002383649470000061
其中，Fq为止血器的设定的标准止血压力，η为校验系数，w为充气装置功率，n为气体物质的量，R为摩尔常数，T为气体温度，S为气囊与身体接触面积，xc为面积修正系数；
步骤2、检测气囊内的充气量和压力维持时间，并将信号通过变送器传输至主板，主板对充气量与标准值进行比较；
步骤3、当检测到充其量超过标准值，报警器进行示警；
当检测到压力维持时间超过标准值时，充气流量阀放气。
优选的是，所述步骤1中的控制器包括：模糊控制器和PID控制器串联；
模糊控制器输入充气装置功率w和充气时间t，输出PID的比例系数、比例积分系数和微分系数；
PID控制器对流量控制阀的开度进行误差补偿控制；
其中，充气装置功率w的论域为[150，390]，对应的定量化因子为1；充气时间t的论域为[20，80]，对应的定量化因子为1；
输出比例系数的论域为[-1,1]，对应的定量化因子为0.048；比例积分系数的论域为[-1,1]，对应的定量化因子为0.01；微分系数论域为[-1,1]，对应的定量化因子为0.00036。
在另一实施例中，所述步骤1中模糊PID控制器为模糊控制器和PID控制器串联；主板对第i个气体检测传感器及与其相连的流量控制阀的控制过程如下：
模糊控制器输入充气装置功率w和充气时间t，输出PID的比例系数Kp、比例积分系数Ki和微分系数Kd；PID控制器w对充气装置的流速v进行误差补偿控制。
在无控制时，充气装置功率的模糊集上的论域为[150，390]，定量化因子为1；第i个进气管长度Li的模糊集上的论域为[20，80]，设定量化因子都为1；输出Kp的模糊论域为[-1,1]，定量化因子为0.048；输出Ki的模糊论域为[-1，1]，定量化因子为0.01；输出Kd的模糊论域为[-1,1]，定量化因子为0.00036。为了保证控制的精度，实现更好的控制，反复进行实验，确定了最佳的输入和输出等级，其中，模糊控制器输入充气装置功率w和充气时间t分为9个等级，模糊集均为{NVB，NB，NM，NS，0，PS，PM，PB，PVB}，隶属度函数均采用三角形隶属函数，；所述比例系数Kp、比例积分系数Ki和微分系数Kd分为9个等级，模糊集为{NVB，NB，NM，NS，0，PS，PM，PB，PVB}，隶属度函数均采用三角形隶属函，其中，所述比例系数Kp、比例积分系数Ki和微分系数Kd的模糊控制规则详见表1-3。
表1比例系数Kp的模糊控制表
Figure BDA0002383649470000081
表2比例积分系数Ki模糊控制表
Figure BDA0002383649470000091
表3微分系数Kd的模糊控制表
Figure BDA0002383649470000092
Figure BDA0002383649470000101
根据模糊控制器的输入充气装置功率w和充气时间t，用模糊控制规则表1、2和3得出模糊控制器的输出量，输出量用高度法进行解模糊化，即PID的比例系数Kp、比例积分系数Ki和微分系数Kd的三个系数。Kp、Ki、Kd分别为PID控制的比例、比例积分和微分的初始参数，经实验反复确定，初始参数的取值分别为0.8、0.53、0.0008；
模糊控制器按照模糊控制规则输出PID控制器的三个系数Kp、Ki、Kd；以调节充气装置的流速，大大提高充气装置充气速度控制的精确度。
本发明提供的电动气压止血器，通过自紧搭扣将带体固定，能够通过卷轴将弹性束带卷绕，任意改变带体固定圈的大小，适用于身体任意部位，并通过气囊对止血器施加压力，压力可根据止血部位不同进行可调。
本发明还提供了一种电动气压止血器的控制方法，模糊控制器按照模糊控制规则输出PID控制器的三个系数，以调节充气装置的流速，大大提高充气装置充气速度控制的精确度，进而保证止血器的压力维持在最佳值。
本发明还能够控制止血器的压力维持时间，实现止血器的自动止血操作。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种电动气压止血器，其特征在于，包括：
带体；
第一弹性束带，其附接在所述带体一端；
第二弹性束带，其附接在所述带体另一端；
自紧搭扣，其设置在所述第一弹性束带和所述第二弹性束带之间，能够将所述带体围合成环形；
多个气囊，其设置在所述带体内侧；
充放气装置，其通过多个通气管分别连通所述气囊，能够为所述气囊充放气；
充放气流量阀，其设置在所述通气管上，能够控制所述充放气装置的充放气速度。
2.根据权利要求1所述的电动气压止血器，其特征在于，所述自紧搭扣包括：
第一锁件，其一端通过自卷绕机构连接所述第一弹性束带，另一端具有锁钩；
第二锁件，其一端通过连接机构连接所述第二弹性束带，另一端具有锁扣；
其中，所述锁钩能够可拆卸套接在所述锁扣上。
3.根据权利要求2所述的电动气压止血器，其特征在于，所述自卷绕机构包括：
卷轴，其可旋转支撑在所述第一锁件上，所述第一弹性束带能够卷绕在所述卷轴上；
第一齿轮，其套设在所述卷轴一端，能够驱动所述卷轴旋转，进而卷绕所述第一弹性束带；
第二齿轮，其可旋转支撑在所述第一锁件上，并与所述第一齿轮啮合；
锥齿轮，其可旋转支撑在所述第一锁件顶部，并与所述第二齿轮啮合；
驱动电机，其输出轴连接所述锥齿轮，能够驱动所述锥齿轮旋转。
4.根据权利要求2或3所述的电动气压止血器，其特征在于，所述第一锁钩为环形，且具有插孔，所述插孔内具有弹性插销。
5.根据权利要求4所述的电动气压止血器，其特征在于，所述锁扣为柱形，且具有环形槽，所述锁钩能够卡合在所述环形槽内，所述锁扣具有柱形孔，所述弹性插销能够伸入所述柱形孔内，使所述锁钩与所述锁扣固定。
6.根据权利要求4所述的电动气压止血器，其特征在于，所述弹性插销包括：
销体，其一端弹性支撑在所述插孔内，并能够伸出所述插孔；
棘轮柱，其一端连接所述销体另一端，所述棘轮柱表面具有阵列分布的柱形凸起，并与所述插孔内的柱形槽配合，能够沿所述插孔滑动，所述棘轮柱另一端具有棘齿；
推柱，其一端具有棘齿，能够与所述棘轮柱配合，能够推动所述棘轮齿旋转，并推动所述销体伸出所述插孔，伸入所述柱形孔内。
7.一种电动气压止血器的控制方法，使用如权利要求1-6中任一项所述的电动气压止血器，其特征在于，包括：
步骤1、所述充放气流量阀由控制器控制，保证充气流量阀的充气流速为v1，维持止血器的压力F1＝Fq；
Figure FDA0002383649460000021
其中，η为校验系数，w为充气装置功率，n为气体物质的量，R为摩尔常数，T为气体温度，S为气囊与身体接触面积，xc为面积修正系数；
步骤2、检测气囊内的充气量和压力维持时间，并将信号通过变送器传输至主板，主板对充气量与标准值进行比较；
步骤3、当检测到充其量超过标准值，报警器进行示警；
当检测到压力维持时间超过标准值时，充气流量阀放气。
8.根据权利要求7所述的电动气压止血器的控制方法，其特征在于，所述步骤1中的控制器包括：模糊控制器和PID控制器串联；
模糊控制器输入充气装置功率w和充气时间t，输出PID的比例系数、比例积分系数和微分系数；
PID控制器对流量控制阀的开度进行误差补偿控制；
其中，充气装置功率w的论域为[150，390]，对应的定量化因子为1；充气时间t的论域为[20，80]，对应的定量化因子为1；输出比例系数的论域为[-1,1]，对应的定量化因子为0.048；比例积分系数的论域为[-1,1]，对应的定量化因子为0.01；微分系数论域为[-1,1]，对应的定量化因子为0.00036。
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