CN206640294U - 一种医疗设备气压双重保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种医疗设备气压双重保护系统，包括单片机，单片机产生信号源并传输至气压控制电路输出一个电压控制源，所述电压控制源分为两路：一路经过气压控制开关到气压控制装置；另一路连到电路检测单元，当气压控制电路异常时，电路检测单元输出一个触发控制信号，触发气压控制开关断开电压控制源，从而切断气压控制装置；单片机通过压力传感器、压力采集电路判定气压输出装置的压力异常时，输出保护信号控制气压控制开关断开，从而切断气压控制装置。本实用新型克服现有的医疗设备的气控反应迟缓、可靠性不足等缺陷，具有气压双重保护功能，而且第一重保护的反应速度远快于传统的气压保护措施。

Description

一种医疗设备气压双重保护系统

技术领域

本实用新型涉及医疗器械领域，特别涉及一种医疗设备气压双重保护系统。

背景技术

随着社会的不断进步与发展，以及人口结构的变化，医疗康复逐渐得到世人的关注与重视。而医疗器械便是医疗康复中非常重要的一部分，在现今很多医疗、康复等活动中都离不开医疗器械。在医疗器械中，很多设备都有使用气压控制，为了保障设备的安全使用，基本所有的设备都有一定的气路保护措施。

目前，现有的气压保护措施一般是控制器通过实时监测压力传感器信号，当气路异常时，压力传感器采集到的信号传送给单片机，单片机做出响应处理，从而让气路停止工作。这种通过气压传感器检测响应的系统，虽然很快，但是在医疗这种争分夺秒的事件中，当气路出现异常之后，系统才检测到信号，再发出警报或者关闭气体输送，这极有可能已经对患者造成了伤害。而且，单一的气路保护的可靠性不足，一旦压力传感器不能正常工作，或者程序异常时，系统就会失去对气路环路的监测及控制功能，此时压力大小便不可控制，对患者极有可能造成意外的伤害。

因此，设计一种可以提高气压异常处理的速度，并且具有双重气压保护的系统具有重大意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有的医疗设备的气控反应迟缓、可靠性不足等缺陷，提供一种医疗设备气压双重保护系统，该系统具有气压双重保护功能，而且第一重保护的反应速度远快于传统的气压保护措施。

本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：

一种医疗设备气压双重保护系统，包括单片机、气压控制电路、电路检测单元、气压控制开关、气压控制装置、气压输出装置、压力传感器、压力采集电路，其中单片机产生气压控制电路的信号源Ui并传输至气压控制电路，气压控制电路输出一个电压控制源，所述电压控制源分为两路：一路经过气压控制开关到气压控制装置，作为气压控制装置的控制信号，实现气压大小的控制；另一路连到电路检测单元，当气压控制电路异常时，电路检测单元输出一个触发控制信号，触发气压控制开关，气压控制开关断开电压控制源，从而切断气压控制装置，实现气压保护功能；气压控制装置用于控制气压输出装置是否工作；单片机通过压力传感器、压力采集电路来判定气压输出装置的压力是否正常，判定异常时，输出保护信号至气压控制开关，控制气压控制开关断开，从而切断气压控制装置。

所述气压控制电路包括放大电路、积分电路、差分电路、PNP型管Q1、电容C6，信号源Ui通过放大电路放大后到达积分电路，积分后传输到PNP型管 Q1，经过PNP型管Q1放大后再通过差分电路连接积分电路的一个同相输入端，构成一个闭环控制网络，电容C6的一端接地，另一端分别与差分电路、PNP型管Q1连接且输出电压控制源。

所述气压控制电路还包括稳压二极管D1、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电容C1、电容C3；

所述放大电路包括电阻R1、电阻R2、集成运放U1B，其中电阻R1的一端与集成运放U1B的反相输入端连接，另一端与集成运放U1B的输出端共同连接至积分电路；电阻R2的一端与集成运放U1B的反相输入端连接，另一端输入信号源Ui；集成运放U1B的同相输入端接地；

所述积分电路包括电阻R5、电容C2、集成运放U2B，其中电阻R5的一端与集成运放U1B的输出端连接，另一端与集成运放U2B的反相输入端连接；电容 C2的一端与集成运放U2B的反相输入端连接，另一端与集成运放U2B的输出端共同连接至稳压二极管D1的负极，稳压二极管D1的正极经过电阻R6后与PNP 型管Q1的基极连接；电阻R3的一端与稳压二极管D1的正极连接，另一端与PNP 型管Q1的发射极连接；电阻R4的一端与PNP型管Q1的基极连接，另一端与PNP 型管Q1的发射极连接；电容C1、电容C3的一端分别与PNP型管Q1的发射极连接，另一端分别接地；

所述差分电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R13、集成运放U3B，其中集成运放U3B的输出端与集成运放U2B的同相输入端连接，电阻 R13的一端与集成运放U3B的反相输入端连接，另一端与集成运放U2B的同相输入端连接；电阻R8的一端与集成运放U3B的同相输入端连接，另一端接地；电阻R7的一端与集成运放U3B的同相输入端连接，另一端与PNP型管Q1的集电极连接；电阻R9的一端与PNP型管Q1的集电极连接，另一端与电容C6连接。

所述电路检测单元包括电阻R11、电阻R12、集成运放U4B，其中电阻R11 的一端与气压控制电路相连，输入电压控制源，另一端集成运放U4B的同相输入端连接；电阻R12的一端与气压控制电路相连，另一端接地；集成运放U4B 的反相输入端与集成运放U4B的输出端连接，集成运放U4B的输出端与气压控制开关连接。

所述气压控制开关包括电阻R18、NPN型管Q2、稳压二极管D2、继电器，其中电阻R18的一端与电路检测单元连接，另一端与NPN型管Q2的基极连接；NPN型管Q2的发射极接地，集电极通过稳压二极管D2与继电器连接；继电器与气压控制装置连接。

所述压力采集电路包括电阻R15、电阻R16、电阻R17、电容C8、电容C9、集成运放U5B，其中电容C8的一端与单片机连接，另一端接地；电阻R15的一端与单片机连接，另一端与集成运放U5B输出端连接；集成运放U5B输出端与同相输入端连接，集成运放U5B的反相输入端通过电阻R16与压力传感器连接；电阻R17、电容C9的一端分别与集成运放U5B的反相输入端连接，另一端分别接地。

所述气压控制装置包括电磁阀、气泵、比例阀。

所述气压输出装置包括气压冲击波手柄、气囊、气袋。

本实用新型所述一种医疗设备气压双重保护系统的工作过程如下：

单片机产生气压控制电路的信号源Ui并传输至气压控制电路，气压控制电路输出一个电压控制源；

电压控制源分为两路：一路经过气压控制开关到气压控制装置，作为气压控制装置的控制信号，实现气压大小的控制；另一路连到电路检测单元，当气压控制电路异常时，电路检测单元输出一个触发控制信号，触发气压控制开关，气压控制开关断开电压控制源，从而切断气压控制装置，实现气压保护功能；气压控制装置用于控制气压输出装置是否工作；

单片机通过压力传感器、压力采集电路来判定气压输出装置的压力是否正常，判定异常时，输出保护信号至气压控制开关，控制气压控制开关断开，从而切断气压控制装置。

所述单片机产生气压控制电路的信号源Ui，是通过以下方式完成的：单片机产生的PWM值通过低通滤波或DAC转换产生气压控制电路的信号源Ui。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本实用新型的电路检测装置对气压出现异常时的反应更加迅速、及时，并且增加了一重气压保护功能，增加电路检测模块，达到保护气压的功能。

2、根据以上技术的实现，本实用新型降低了患者受意外伤害的风险，更能够满足医疗设备的安全使用需求，具有更安全的保障。

3、本实用新型电路检测单元、气压控制开关、气压控制装置构成第一重保护；压力传感器、压力采集电路、单片机、气压控制开关、气压控制装置构成第二重保护。实际上本实用新型的双重保护并未作严格的先后区分，而是双重保护同时在起作用，只不过往往引起气路异常的大部分原因是控制电路异常引发的，所以电路检测单元、气压控制开关、气压控制装置组成的保护方案往往能够更快地响应，所以称之为第一重保护；而气路异常被压力传感器侦测到往往具有滞后性，所以称之为第二重保护。如果气压的变化足够快，第二重保护也有可能变成第一重保护，或者第一重保护和第二重保护同时启动。

附图说明

图1为本实用新型所述一种医疗设备气压双重保护系统的结构示意图。

图2为本实用新型所述一种医疗设备气压双重保护系统的电路图。

图3为本实用新型所述气压控制电路的电路图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1，一种医疗设备气压双重保护系统，包括单片机、气压控制电路、电路检测单元、气压控制开关、气压控制装置、气压输出装置、压力传感器、压力采集电路，其中单片机产生气压控制电路的信号源Ui并传输至气压控制电路，气压控制电路输出一个电压控制源，所述电压控制源分为两路：一路经过气压控制开关到气压控制装置，作为气压控制装置的控制信号，实现气压大小的控制；另一路连到电路检测单元，当气压控制电路异常时，电路检测单元输出一个触发控制信号，触发气压控制开关，气压控制开关断开电压控制源，从而切断气压控制装置，实现气压保护功能；气压控制装置用于控制气压输出装置是否工作；单片机通过压力传感器、压力采集电路来判定气压输出装置的压力是否正常，判定异常时，输出保护信号至气压控制开关，控制气压控制开关断开，从而切断气压控制装置。

所述气压控制电路包括放大电路、积分电路、差分电路、PNP型管Q1、电容C6，信号源Ui通过放大电路放大后到达积分电路，积分后传输到PNP型管 Q1，经过PNP型管Q1放大后再通过差分电路连接积分电路的一个同相输入端，构成一个闭环控制网络，电容C6的一端接地，另一端分别与差分电路、PNP型管Q1连接且输出电压控制源。

如图3，所述气压控制电路还包括稳压二极管D1、电阻R3、电阻R4、电阻 R6、电容C1、电容C3；

所述放大电路包括电阻R1、电阻R2、集成运放U1B，其中电阻R1的一端与集成运放U1B的反相输入端连接，另一端与集成运放U1B的输出端共同连接至积分电路；电阻R2的一端与集成运放U1B的反相输入端连接，另一端输入信号源Ui；集成运放U1B的同相输入端接地；集成运放U1B的型号为LM358M；

所述积分电路包括电阻R5、电容C2、集成运放U2B，其中电阻R5的一端与集成运放U1B的输出端连接，另一端与集成运放U2B的反相输入端连接；电容C2的一端与集成运放U2B的反相输入端连接，另一端与集成运放U2B的输出端共同连接至稳压二极管D1的负极，稳压二极管D1的正极经过电阻R6后与PNP 型管Q1的基极连接；电阻R3的一端与稳压二极管D1的正极连接，另一端与PNP 型管Q1的发射极连接；电阻R4的一端与PNP型管Q1的基极连接，另一端与PNP 型管Q1的发射极连接；电容C1、电容C3的一端分别与PNP型管Q1的发射极连接，另一端分别接地；

所述差分电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R13、集成运放U3B，其中集成运放U3B的输出端与集成运放U2B的同相输入端连接，电阻 R13的一端与集成运放U3B的反相输入端连接，另一端与集成运放U2B的同相输入端连接；电阻R8的一端与集成运放U3B的同相输入端连接，另一端接地；电阻R7的一端与集成运放U3B的同相输入端连接，另一端与PNP型管Q1的集电极连接；电阻R9的一端与PNP型管Q1的集电极连接，另一端与电容C6连接。

如图2，所述电路检测单元包括电阻R11、电阻R12、集成运放U4B，其中电阻R11的一端与气压控制电路相连，输入电压控制源，另一端集成运放U4B 的同相输入端连接；电阻R12的一端与气压控制电路相连，另一端接地；集成运放U4B的反相输入端与集成运放U4B的输出端连接，集成运放U4B的输出端与气压控制开关连接。

如图2，所述气压控制开关包括电阻R18、NPN型管Q2、稳压二极管D2、继电器，其中电阻R18的一端与电路检测单元连接，另一端与NPN型管Q2的基极连接；NPN型管Q2的发射极接地，集电极通过稳压二极管D2与继电器连接；继电器与气压控制装置连接。

如图2，所述压力采集电路包括电阻R15、电阻R16、电阻R17、电容C8、电容C9、集成运放U5B，其中电容C8的一端与单片机连接，另一端接地；电阻 R15的一端与单片机连接，另一端与集成运放U5B输出端连接；集成运放U5B输出端与同相输入端连接，集成运放U5B的反相输入端通过电阻R16与压力传感器连接；压力传感器设置在气压输出装置之中或者附件，用于监测气压输出装置的气压大小；电阻R17、电容C9的一端分别与集成运放U5B的反相输入端连接，另一端分别接地。

所述气压控制装置包括电磁阀、气泵、比例阀等。

所述气压输出装置包括气压冲击波手柄、气囊、气袋。

其工作过程如下所示：

单片机产生的PWM值通过低通滤波或DAC转换产生气压控制电路的信号源 Ui。气压控制电路中信号源Ui通过放大电路放大后到达积分电路，积分后到放大管Q1，Q1放大后通过差分电路，再连到U2B，构成一个闭环控制网络，C6+ 端输出一个跟U2B第6P镜像电压；从而输出一个精准的电压控制源。

电压控制源分为两路：一路经过继电器开关到气压控制装置，作为气压控制装置的控制信号，实现气压大小的控制；另一路连到第一重保护电路检测模块，当气压控制电路异常时，电路检测模块输出一个触发控制信号，触发继电器，继电器断开电压控制源，从而切断气压控制装置，实现气压保护功能。

当第一重保护失效时，第二重保护动作：通过压力传感器气压采集电路，单片机通过ADC，判定气压异常，输出控制保护信号：第二重保护控制信号。第二重保护控制信号连到R19,R19再连到Q2。当第二重保护控制信号变高时，也可以控制继电器断开，从而切断气压控制装置，实现气压保护功能。从而实现气压的双重保护功能。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种医疗设备气压双重保护系统，其特征在于：包括单片机、气压控制电路、电路检测单元、气压控制开关、气压控制装置、气压输出装置、压力传感器、压力采集电路，其中单片机产生气压控制电路的信号源Ui并传输至气压控制电路，气压控制电路输出一个电压控制源，所述电压控制源分为两路：一路经过气压控制开关到气压控制装置，作为气压控制装置的控制信号，实现气压大小的控制；另一路连到电路检测单元，当气压控制电路异常时，电路检测单元输出一个触发控制信号，触发气压控制开关，气压控制开关断开电压控制源，从而切断气压控制装置，实现气压保护功能；气压控制装置用于控制气压输出装置是否工作；单片机通过压力传感器、压力采集电路来判定气压输出装置的压力是否正常，判定异常时，输出保护信号至气压控制开关，控制气压控制开关断开，从而切断气压控制装置。

2.根据权利要求1所述医疗设备气压双重保护系统，其特征在于：所述气压控制电路包括放大电路、积分电路、差分电路、PNP型管Q1、电容C6，信号源Ui通过放大电路放大后到达积分电路，积分后传输到PNP型管Q1，经过PNP型管Q1放大后再通过差分电路连接积分电路的一个同相输入端，构成一个闭环控制网络，电容C6的一端接地，另一端分别与差分电路、PNP型管Q1连接且输出电压控制源。

3.根据权利要求2所述医疗设备气压双重保护系统，其特征在于：所述气压控制电路还包括稳压二极管D1、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电容C1、电容C3；

所述放大电路包括电阻R1、电阻R2、集成运放U1B，其中电阻R1的一端与集成运放U1B的反相输入端连接，另一端与集成运放U1B的输出端共同连接至积分电路；电阻R2的一端与集成运放U1B的反相输入端连接，另一端输入信号源Ui；集成运放U1B的同相输入端接地；

所述积分电路包括电阻R5、电容C2、集成运放U2B，其中电阻R5的一端与集成运放U1B的输出端连接，另一端与集成运放U2B的反相输入端连接；电容C2的一端与集成运放U2B的反相输入端连接，另一端与集成运放U2B的输出端共同连接至稳压二极管D1的负极，稳压二极管D1的正极经过电阻R6后与PNP型管Q1的基极连接；电阻R3的一端与稳压二极管D1的正极连接，另一端与PNP型管Q1的发射极连接；电阻R4的一端与PNP型管Q1的基极连接，另一端与PNP型管Q1的发射极连接；电容C1、电容C3的一端分别与PNP型管Q1的发射极连接，另一端分别接地；

所述差分电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R13、集成运放U3B，其中集成运放U3B的输出端与集成运放U2B的同相输入端连接，电阻R13的一端与集成运放U3B的反相输入端连接，另一端与集成运放U2B的同相输入端连接；电阻R8的一端与集成运放U3B的同相输入端连接，另一端接地；电阻R7的一端与集成运放U3B的同相输入端连接，另一端与PNP型管Q1的集电极连接；电阻R9的一端与PNP型管Q1的集电极连接，另一端与电容C6连接。

4.根据权利要求1所述医疗设备气压双重保护系统，其特征在于：所述电路检测单元包括电阻R11、电阻R12、集成运放U4B，其中电阻R11的一端与气压控制电路相连，输入电压控制源，另一端集成运放U4B的同相输入端连接；电阻R12的一端与气压控制电路相连，另一端接地；集成运放U4B的反相输入端与集成运放U4B的输出端连接，集成运放U4B的输出端与气压控制开关连接。

5.根据权利要求1所述医疗设备气压双重保护系统，其特征在于：所述气压控制开关包括电阻R18、NPN型管Q2、稳压二极管D2、继电器，其中电阻R18的一端与电路检测单元连接，另一端与NPN型管Q2的基极连接；NPN型管Q2的发射极接地，集电极通过稳压二极管D2与继电器连接；继电器与气压控制装置连接。

6.根据权利要求1所述医疗设备气压双重保护系统，其特征在于：所述压力采集电路包括电阻R15、电阻R16、电阻R17、电容C8、电容C9、集成运放U5B，其中电容C8的一端与单片机连接，另一端接地；电阻R15的一端与单片机连接，另一端与集成运放U5B输出端连接；集成运放U5B输出端与同相输入端连接，集成运放U5B的反相输入端通过电阻R16与压力传感器连接；电阻R17、电容C9的一端分别与集成运放U5B的反相输入端连接，另一端分别接地。

7.根据权利要求1所述医疗设备气压双重保护系统，其特征在于：所述气压控制装置包括电磁阀、气泵、比例阀。

8.根据权利要求1所述医疗设备气压双重保护系统，其特征在于：所述气压输出装置包括气压冲击波手柄、气囊、气袋。