CN111329700B - 一种充气式负压隔离转运舱及其使用方法 - Google Patents

一种充气式负压隔离转运舱及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及临床医疗设备领域，基于一种充气式负压隔离转运舱，包括：舱体、功能模块；所述舱体具有进气口、排气口；所述排气口上连接有排气管；所述功能模块包括电路控制板、负压压力传感器、充气排气电机驱动电路；所述电路控制板、负压压力传感器、充气排气电机驱动电路形成一个控制回路；所述负压压力传感器设置于舱体内；所述充气排气电机驱动电路控制排气管通断。空气过滤与灭菌模块可对导入舱体空气进行高效过滤，排出舱体外空气高效过滤并紫外线灭菌达到相关排除标准。本发明可在体积上压缩折叠成一个较小的尺寸，重量控制在25Kg内，便于配置在救护车、门急诊和ICU等，专门用于转运烈性传染病患者，尤其适合野战场景下生化防护的大批量受污染人员快速转运。

Description

一种充气式负压隔离转运舱及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种隔离转运舱，具体涉及一种充气式负压隔离转运舱及其使用方法。
背景技术
呼吸道传染病是指病原体从人体的鼻腔、咽喉、气管和支气管等呼吸道感染侵入而引起的有传染性的疾病。传染病的流行必须具备3个环节，即传染源、传播途径及易感者。在疾病的传染与流行中，我们若能完全切断其中的一个环节，即可防止该种传染病的发生和流行。呼吸道传染病可以通过飞沫传播和接触传播，有些病原体在空气中可以自由散布，浮游于空气中，所以在传染病人更换或者转移病区时需要隔离防止病毒传播。
许多高传染患者在确诊或高度疑似后，需要转运到重症监护病房、接受CT或MRI检查、或转运到集中隔离区域时，为了保证公共环境的卫生安全，以及医护人员的健康，在转移过程中，需要对患者进行有效隔离，以防止病原微生物传播到环境空气之中。由于在确诊前，患者是否存在高传染性，是未知的。故理应在各医疗场所，例如救护车、发热门诊、急诊及ICU等区域，都应配置隔离转运装置，避免病原微生物进一步扩散，及时有效隔离是阻断病原微生物传播的关键所在。然而，由于现有的隔离设备(如隔离担架等)都需要现场拼装而费时，或收纳后尺寸较大，不方便放置在救护车有限空间，或在院内各部门间调剂使用时重量与体积较大，不利于快速响应。
发明内容
本发明提供一种充气式负压隔离转运舱及其使用方法，主要涉及临床医疗设备领域。本发明解决的技术问题是如何提供一个收纳后所占空间较小、拼装简便快速的智能化的隔离转运舱，本发明舱体与软性材料与硬体装置可以拆分，重量控制在25Kg内，便于配置在救护车、门急诊和ICU等，专门用于转运烈性传染病患者，尤其适合野战场景下生化防护的大批量受污染人员快速转运。
本发明通过下述技术方案实现：
一种充气式负压隔离转运舱，包括：舱体、功能模块；
所述舱体具有进气口、排气口；所述排气口上连接有排气管；
所述功能模块包括电路控制板、负压压力传感器、充气排气电机驱动电路；所述电路控制板、负压压力传感器、充气排气电机驱动电路形成一个控制回路；所述功能模块设置于舱体头侧且可拆卸。
所述负压压力传感器设置于舱体内；
所述充气排气电机驱动电路控制排气管通断。
进一步地，所述充气排气电机驱动电路包括直流无刷电机、扇叶、电磁阀、单向阀1、单向阀2；
所述排气口与单向阀2连接，所述单向阀2的另一端与排气管的一端连接，所述排气管上依次装有单向阀1和直流无刷电机，所述扇叶安装在直流无刷电机位置处的排气管内；所述单向阀1与电磁阀连接，所述直流无刷电机和电磁阀分别与电路控制板连接。
充气排气电机驱动电路用于仓内负压形成与维持，达到进气与排气动态平衡，并在舱内形成气流循环，降低局部有毒气体和微生物聚集浓度，在初期2分钟电机正转，用于舱底睡垫与舱体气肋的膨胀，其后电机反转用于负压形成与维持平衡，因此共用一个电机。
打开电源开关，一方面，电路控制板控制直流无刷电机正转，从而带动扇叶顺时针旋转；另一方面，电路控制板控制气动电磁阀1YA得电，此时A与R连接。此时的气体流向是：外界大气→扇叶→单向阀1→气动电磁阀(由R到A)→舱体气肋(舱底睡垫)，直流无刷电机正转2分钟，外界大气就对舱体睡垫与舱体气肋的充气2分钟。由于单向阀2的存在，气体只能从右向左流，就不能通过排气口对负压隔离舱体充气。
2分钟后，电路控制板控制直流无刷电机反转，从而带动扇叶逆时针旋转，一方面，由于单向阀1的存在，即使扇叶逆时针旋转，舱体气肋和舱底睡垫内的气体也不能反方向流动，这样舱体气肋和舱底睡垫内的气体一直保持着；另一方面，扇叶逆时针旋转导致气管内的气体减少，产生负压，而此刻负压隔离舱体的气压是正常大气压，此时的气体流向是：负压隔离舱体→排气口→单向阀2→扇叶→外界大气。由于进气口的口径远远小于排气口径，导致在一定时间内排气量远大于进气量，这样在负压隔离舱体内就会形成负压。
关闭电源开关，气动电磁阀1YA自动失电，此时A与P连接，舱体睡垫与舱体气肋放气，此时的气体流向是：舱体气肋(舱底睡垫)→气动电磁阀(由A到P)→外界大气。这样，转运舱的体积可压缩折叠成一个较小的尺寸。
进一步地，所述的一种充气式负压隔离转运舱，还包括空气过滤与灭菌模块；
所述空气过滤与灭菌模块包括：用于过滤空气的高效过滤装置和用于灭菌的紫外线灭菌装置；所述高效过滤装置和紫外线灭菌装置安装在排气管上。
进一步地，所述功能模块还包括控制与报警模块；
所述控制与报警模块包括控制模块和报警模块；
所述控制模块用于对舱内气压进行实时监测，并使舱内气压维持在-5pa—-10pa的预设范围内；所述报警模块用于当舱内气压未在预设范围内时进行报警提醒。
进一步地，所述的一种充气式负压隔离转运舱，还包括：舱门；所述舱门设置于舱体尾部。
进一步地，所述的一种充气式负压隔离转运舱，还包括：舱底睡垫；所述舱底睡垫设置于舱体底部。
进一步地，所述的一种充气式负压隔离转运舱，还包括：舱体气肋、透明材料；
进一步地，所述舱体气肋包括横气肋和竖气肋；所述横气肋和竖气肋之间连接为透明材料。
进一步地，所述的一种充气式负压隔离转运舱，还包括：气密拉链；
进一步地，所述气密拉链设置于舱体尾部的舱门上和舱体上；
进一步地，所述气密拉链为水密性密封拉链。
进一步地，所述的一种充气式负压隔离转运舱，还包括：操作窗、手套；
所述操作窗有多个，设置于舱体侧壁；所述手套的数量和操作窗的数量相同，所述手套沿无缝连接于操作窗上。
舱体外形为“U”字型隧道，长200cm，宽80cm，高80cm。
舱体头侧为硬质材料(聚甲基丙烯酸甲酯，厚度10mm、透明)，支撑骨架为4根高分子材料制成的充气式气肋(宽80-100mm,厚20-30mm)，其间连接为轻质透明高分子材料薄膜，在气肋之间侧壁设置4个圆形(直径150-180mm)操作窗，窗内沿无缝连接橡胶手套，舱底使用耐磨材料充气气囊(内分隔，类似充气床垫)，接触患者面覆盖绒面；仓体脚侧使用水密性拉链密封；在顶端设置两个进气口(内有高效空气过滤装置)，在头端两侧下方设置两个排气管，连接高效过滤和紫外线灭菌装置，以便将舱内有毒带菌空气净化与灭菌后排放到大气中。
一种充气式负压隔离转运舱的使用方法，包括以下步骤：
步骤1：打开电源开关，控制直流无刷电机正转2分钟，对舱体睡垫与舱体气肋充气；
步骤2：控制直流无刷电机反转，对负压隔离舱体排气形成负压；
步骤3：总控芯片采集负压压力传感器的输出电压信号，经过内部AD模块转换，判断转换值是否大于10(对应-10Pa)，如果是，发出报警声且控制直流无刷电机停机；如果否，直流无刷电机继续正转；
步骤4：待舱内气压刚好超过-10Pa时，直流无刷电机停止转动，舱体停止排气；外界大气会自动经过负压隔离舱体的进气口进气，负压压力传感器的输出电压信号变小，总控芯片得到的AD转换值变小，判断转换值是否小于5(对应-5Pa)；如果是，发出报警声且控制直流无刷电机反转；如果否，直流无刷电机继续停机；
步骤5：重复以上2～4步骤，使负压隔离舱体的气压始终维持在-5pa～-10pa之间；
步骤6：关闭电源开关，气动电磁阀1YA自动失电，舱体睡垫与舱体气肋放气。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、可在体积上压缩折叠成一个较小的尺寸。
2、舱体软性材料与硬体装置可以拆分。
3、重量控制在25Kg内，便于配置在救护车、门急诊和ICU等，专门用于转运烈性传染病患者。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明的舱体示意图。
图2为本发明的充气和排气模块工作示意图。
图3为本发明的电压降压电路图。
图4为直流无刷电机正反转逻辑控制图。
图5为直流无刷电机驱动控制逻辑图。
图6为直流无刷电机驱动器具体的电路原理图。
图7为带报警功能的负压隔离舱体智能化控制流程图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-排气管，2-排气口，3-功能模块，4-硬质透明材料，5-横气肋，6-透明材料，7-进气口，8-气密拉链，9-舱门，10-竖气肋，11-操作窗，12-手套，13-舱底睡垫。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
本发明通过下述技术方案实现：
如图1所示，一种充气式负压隔离转运舱，包括：舱体、功能模块；
所述舱体具有进气口、排气口；所述排气口上连接有排气管；
如图2所示，所述功能模块包括电路控制板、负压压力传感器、充气排气电机驱动电路；所述电路控制板、负压压力传感器、充气排气电机驱动电路形成一个控制回路；所述功能模块设置于舱体头侧且可拆卸。
所述负压压力传感器设置于舱体内；
所述充气排气电机驱动电路控制排气管通断。
进一步地，所述充气排气电机驱动电路包括直流无刷电机、扇叶、电磁阀、单向阀1、单向阀2；
所述排气口与单向阀2连接，所述单向阀2的另一端与排气管的一端连接，所述排气管上依次装有单向阀1和直流无刷电机，所述扇叶安装在直流无刷电机位置处的排气管内；所述单向阀1与电磁阀连接，所述直流无刷电机和电磁阀分别与电路控制板连接。
充气排气电机驱动电路用于仓内负压形成与维持，达到进气与排气动态平衡，并在舱内形成气流循环，降低局部有毒气体和微生物聚集浓度，在初期2分钟电机正转，用于舱底睡垫与舱体气肋的膨胀，其后电机反转用于负压形成与维持平衡，因此共用一个电机。
打开电源开关，一方面，电路控制板控制直流无刷电机正转，从而带动扇叶顺时针旋转；另一方面，电路控制板控制气动电磁阀1YA得电，此时A与R连接。此时的气体流向是：外界大气→扇叶→单向阀1→气动电磁阀(由R到A)→舱体气肋(舱底睡垫)，直流无刷电机正转2分钟，外界大气就对舱体睡垫与舱体气肋的充气2分钟。由于单向阀2的存在，气体只能从右向左流，就不能通过排气口对负压隔离舱体充气。
2分钟后，电路控制板控制直流无刷电机反转，从而带动扇叶逆时针旋转，一方面，由于单向阀1的存在，即使扇叶逆时针旋转，舱体气肋和舱底睡垫内的气体也不能反方向流动，这样舱体气肋和舱底睡垫内的气体一直保持着；另一方面，扇叶逆时针旋转导致气管内的气体减少，产生负压，而此刻负压隔离舱体的气压是正常大气压，此时的气体流向是：负压隔离舱体→排气口→单向阀2→扇叶→外界大气。由于进气口的口径远远小于排气口径，导致在一定时间内排气量远大于进气量，这样在负压隔离舱体内就会形成负压。
关闭电源开关，气动电磁阀1YA自动失电，此时A与P连接，舱体睡垫与舱体气肋放气，此时的气体流向是：舱体气肋(舱底睡垫)→气动电磁阀(由A到P)→外界大气。这样，转运舱的体积可压缩折叠成一个较小的尺寸。
进一步地，所述的一种充气式负压隔离转运舱，还包括空气过滤与灭菌模块；
所述空气过滤与灭菌模块包括：用于过滤空气的高效过滤装置和用于灭菌的紫外线灭菌装置；所述高效过滤装置和紫外线灭菌装置安装在排气管上。
进一步地，所述功能模块还包括控制与报警模块；
所述控制与报警模块包括控制模块和报警模块；
所述控制模块用于对舱内气压进行实时监测，并使舱内气压维持在-5pa—-10pa的预设范围内；所述报警模块用于当舱内气压未在预设范围内时进行报警提醒。
如图1所示，所述的一种充气式负压隔离转运舱，还包括：舱门；所述舱门设置于舱体尾部。
进一步地，所述的一种充气式负压隔离转运舱，还包括：舱底睡垫；所述舱底睡垫设置于舱体底部。
进一步地，所述的一种充气式负压隔离转运舱，还包括：舱体气肋、透明材料；
进一步地，所述舱体气肋包括横气肋和竖气肋；所述横气肋和竖气肋之间连接为透明材料。
进一步地，所述的一种充气式负压隔离转运舱，还包括：气密拉链；
进一步地，所述气密拉链设置于舱体尾部的舱门上和舱体上；
进一步地，所述气密拉链为水密性密封拉链。
进一步地，所述的一种充气式负压隔离转运舱，还包括：操作窗、手套；
所述操作窗有多个，设置于舱体侧壁；所述手套的数量和操作窗的数量相同，所述手套沿无缝连接于操作窗上。
舱体外形为“U”字型隧道，长200cm，宽80cm，高80cm。
舱体头侧为硬质材料(聚甲基丙烯酸甲酯，厚度10mm、透明)，支撑骨架为4根高分子材料制成的充气式气肋(宽80-100mm,厚20-30mm)，其间连接为轻质透明高分子材料薄膜，在气肋之间侧壁设置4个圆形(直径150-180mm)操作窗，窗内沿无缝连接橡胶手套，舱底使用耐磨材料充气气囊(内分隔，类似充气床垫)，接触患者面覆盖绒面；仓体脚侧使用水密性拉链密封；在顶端设置两个进气口(内有高效空气过滤装置)，在头端两侧下方设置两个排气管，连接高效过滤和紫外线灭菌装置，以便将舱内有毒带菌空气净化与灭菌后排放到大气中。
移动电源采用可充电和放电的异口锂电池，是由30块锂电池串联和并联而成(每5块并联，共6组，再并联)，且内部集成有电池管理系统(BMS)。为了保证电源放电和充电安全，在设计时要注意：对移动电源充电时，切忌不能对外放电。
正常工作时，每块锂电池可提供电压是+3.7V，6组锂电池(每组5块)并联后可提供的电压约为+22V(3.7V*6＝22.2V)。因此，移动电源对系统的输入电压为+22V。
为保证每个器件都有正常的供电电压，需要将+22DC转成+12VDC，+12VDC转成+5VDC，+5VDC转成+3.3VDC。
如图3所示，已设计出这3类电压降压的电路图。
BLDC直流无刷电机总共有8根线，分别是：3根Hall线、给Hall传感器供电的2根电源线和BLDC电机的3根相线。
如图4所示，本产品主要是通过控制BLDC直流无刷电机的正反转来实现充气和排气的功能，图4是BLDC直流无刷电机正反转逻辑控制图。
霍尔信号线实时监测电机转子的位置，将信号送给芯片CD4051进行霍尔信号译码，经过3块CD4071芯片进行Mos管导通时序逻辑电路控制，再经过2块CD4053芯片进行正反转逻辑电路控制，送给2块CD4081芯片再输给FD6288T预驱动芯片，从而去驱动两两导通的三相裂变桥电路，最后带动BLDC电机平稳地正反转。其详细控制逻辑图如图5所示
如图7所示，一种充气式负压隔离转运舱的使用方法，包括以下步骤：
步骤1：打开电源开关，控制直流无刷电机正转2分钟，对舱体睡垫与舱体气肋充气；
步骤2：控制直流无刷电机反转，对负压隔离舱体排气形成负压；
步骤3：总控芯片采集负压压力传感器的输出电压信号，经过内部AD模块转换，判断转换值是否大于10(对应-10Pa)，如果是，发出报警声且控制直流无刷电机停机；如果否，直流无刷电机继续正转；
步骤4：待舱内气压刚好超过-10Pa时，直流无刷电机停止转动，舱体停止排气；外界大气会自动经过负压隔离舱体的进气口进气，负压压力传感器的输出电压信号变小，总控芯片得到的AD转换值变小，判断转换值是否小于5(对应-5Pa)；如果是，发出报警声且控制直流无刷电机反转；如果否，直流无刷电机继续停机；
步骤5：重复以上2～4步骤，使负压隔离舱体的气压始终维持在-5pa～-10pa之间；
步骤6：关闭电源开关，气动电磁阀1YA自动失电，舱体睡垫与舱体气肋放气。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种充气式负压隔离转运舱，其特征在于，包括：舱体、功能模块(3)；
所述舱体具有进气口(7)、排气口(2)；所述排气口(2)上连接有排气管(1)；
所述功能模块(3)包括电路控制板、负压压力传感器、充气排气电机驱动电路；所述电路控制板、负压压力传感器、充气排气电机驱动电路形成一个控制回路；
所述负压压力传感器设置于舱体内；
所述充气排气电机驱动电路控制排气管(1)通断；
所述充气排气电机驱动电路包括直流无刷电机、扇叶、电磁阀、单向阀1、单向阀2；
所述排气口(2)与单向阀2连接，所述单向阀2的另一端与排气管(1)的一端连接，所述排气管(1)上依次装有单向阀1和直流无刷电机，所述扇叶安装在直流无刷电机位置处的排气管(1)内；所述单向阀1与电磁阀连接，所述直流无刷电机和电磁阀分别与电路控制板连接。
2.根据权利要求1所述的一种充气式负压隔离转运舱，其特征在于，还包括空气过滤与灭菌模块；
所述空气过滤与灭菌模块包括：用于过滤空气的高效过滤装置和用于灭菌的紫外线灭菌装置；所述高效过滤装置和紫外线灭菌装置安装在排气管(1)上。
3.根据权利要求1所述的一种充气式负压隔离转运舱，其特征在于，所述功能模块(3)还包括控制与报警模块；
所述控制与报警模块包括控制模块和报警模块；
所述控制模块用于对舱内气压进行实时监测，并使舱内气压维持在-5pa—-10pa的预设范围内；所述报警模块用于当舱内气压未在预设范围内时进行报警提醒。
4.根据权利要求1所述的一种充气式负压隔离转运舱，其特征在于，还包括：舱门(9)；所述舱门(9)设置于舱体尾部。
5.根据权利要求1所述的一种充气式负压隔离转运舱，其特征在于，还包括：舱底睡垫(13)；所述舱底睡垫(13)设置于舱体底部。
6.根据权利要求1所述的一种充气式负压隔离转运舱，其特征在于，还包括：舱体气肋、透明材料(6)；
所述舱体气肋包括横气肋(5)和竖气肋(10)；所述横气肋(5)和竖气肋(10)之间连接为透明材料(6)。
7.根据权利要求4所述的一种充气式负压隔离转运舱，其特征在于，还包括：气密拉链(8)；
所述气密拉链(8)设置于舱体尾部的舱门(9)上和舱体上；
所述气密拉链(8)为水密性密封拉链。
8.根据权利要求1所述的一种充气式负压隔离转运舱，其特征在于，还包括：操作窗(11)、手套(12)；
所述操作窗(11)有多个，设置于舱体侧壁；所述手套(12)的数量和操作窗(11)的数量相同，所述手套(12)沿无缝连接于操作窗(11)上。
9.一种充气式负压隔离转运舱的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：打开电源开关，控制直流无刷电机正转2分钟，对舱体睡垫与舱体气肋充气；
步骤2：控制直流无刷电机反转，对负压隔离舱体排气形成负压；
步骤3：总控芯片采集负压压力传感器的输出电压信号，经过内部AD模块转换，判断转换值是否大于-10Pa，如果是，发出报警声且控制直流无刷电机停机；如果否，直流无刷电机继续正转；
步骤4：待舱内气压刚好超过-10Pa时，直流无刷电机停止转动，舱体停止排气；外界大气会自动经过负压隔离舱体的进气口进气，负压压力传感器的输出电压信号变小，总控芯片得到的AD转换值变小，判断转换值是否小于-5Pa；如果是，发出报警声且控制直流无刷电机反转；如果否，直流无刷电机继续停机；
步骤5：重复以上2～4步骤，使负压隔离舱体的气压始终维持在-5pa～-10pa之间；
步骤6：关闭电源开关，气动电磁阀1YA自动失电，舱体睡垫与舱体气肋放气。
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