CN213158605U - 一种用于长期监测和调节呼吸氧流量的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于长期监测和调节呼吸氧流量的装置，其包括无线通讯连接的测量端和调节端；测量端包含光电氧浓度传感器、温度传感器、声音报警器、第一无线通讯模块、第一微处理器、电源管理及电池模块；调节端包含显示屏、数据存储模块、第二无线通讯模块、氧流量调节阀、第二微处理器和电源管理电路。光电氧浓度传感器用于实时监测患者的血氧浓度和脉搏信息，氧流量调节阀用于调节输给患者的氧气流量。第二微处理器根据测量端血氧浓度来控制调节所述氧流量调节阀的开度，以改变实际输送给患者的氧流量。本实用新型通过监测患者的血氧浓度的变化情况，发出警示提醒或调节氧气输出流量，提高吸氧设备的使用安全性和便利性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种吸氧装置，特别是一种用于长期监测和调节呼吸氧流量的装置。
背景技术
长期以来，慢性阻塞型肺疾病(chronic obstructive pulmonary diseases,COPD)合并CO2潴留患者的氧疗问题一直是众多学者争论的焦点，传统理论认为该类患者应给予持续低浓度/流量吸氧(28％-35％)以避免低氧被解除后的呼吸抑制，但有相当部分的患者以此浓度吸氧达不到满意的氧合水平(PaO2>60mm Hg或SaO2>90％)，因而低氧损伤持续存在，而过度的吸氧，对于慢阻肺患者当SPO2高于92％可能会造成呼吸抑制。《慢性阻塞性肺疾病诊治指南(2013版)》指出：氧疗是治疗慢阻肺急性加重期住院患者的一个重要部分，氧流量调节以改善患者的低氧血症、保证88％～92％氧饱和度为目标。因慢阻肺患者SPO2高于92％可能会造成呼吸抑制，而低于88％则达不到氧疗效果。所以“氧流量的调节”应该以患者的SPO2至少达到88％为目标。
传统的吸氧调节手段是靠人工调节。人工调节可能会造成调节不及时(如夜间睡眠时间)，导致长时间吸氧流量过低所致的低氧损伤或吸氧流量过高可能的呼吸抑制。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本实用新型提供一种用于长期监测和调节呼吸氧流量的装置，通过监测患者的血氧浓度的变化情况，以发出警示提醒或调节氧气输出流量，以保证患者整个吸氧过程处于实时监控状态，提高吸氧设备的使用安全性和便利性。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：
一种用于长期监测和调节呼吸氧流量的装置，其包括：测量端和调节端；所述测量端包含光电氧浓度传感器、温度传感器、声音报警器、第一无线通讯模块、第一微处理器、电源管理及电池模块；
所述光电氧浓度传感器为指环结构或指夹结构，套在或夹在患者的手指上；所述光电氧浓度传感器用于测量患者的血氧浓度和脉搏信息；所述温度传感器用于实时测量患者的体温数据；
所述光电氧浓度传感器和温度传感器将采集的信息发送给所述第一微处理器，当血氧浓度为零或持续低于某预设值时，控制所述声音报警器发出声音警报；
所述第一无线通讯模块将血氧浓度、脉搏信息、体温以无线方式传送给调节端；所述电源管理及电池模块向所述光电氧浓度传感器、温度传感器、声音报警器、第一无线通讯模块、微处理器提供工作电力；
所述调节端包含显示屏、数据存储模块、第二无线通讯模块、氧流量调节阀、第二微处理器和电源管理电路；
所述数据存储模块、第二无线通讯模块、显示屏、氧流量调节阀均与所述第二微处理器连接，所述电源管理电路向所述第二无线通讯模块、第二微处理器、显示屏、数据存储模块、氧流量调节阀提供工作电力；
所述氧流量调节阀设在氧气源连接到患者鼻腔的氧气输送管上，用于调节输给患者的氧气流量；所述第二无线通讯模块接收所述第一无线通讯模块发来的信息，并交由所述第二微处理器处理，由第二微处理器根据测量端所实时采集的血氧浓度来控制调节所述氧流量调节阀的开度，以改变实际输送给患者的氧流量；所述显示屏用于实时显示患者的血氧浓度、脉搏信息和实际输氧流量；所述数据存储模块用于存储患者吸氧期间的血氧浓度、脉搏信息和实际输氧流量数据。
根据本实用新型的较佳实施例，所述光电氧浓度传感器包含红光及红外光发射器和光敏二极管，所述红光及红外光发射器设于患者手指一侧，光敏二极管设于患者手指另一侧；红光和红外光线从手指一面射出穿透到另一面被所述光敏二极管接收，根据所述光敏二极管产生不同的电压信号得到患者的血氧浓度，同时根据电压信号的波动频率得到患者的脉搏信息。
根据本实用新型的较佳实施例，所述测量端还包括振动提示装置，所述振动提示装置与所述第一微处理器连接，且由所述电源管理及电池模块供电；所述振动提示装置包括振动驱动电路和振动马达；当所述光电氧浓度传感器测量的血氧浓度为零或持续低于某预设值时，所述第一微处理器向所述振动驱动电路输出电信号，驱动振动马达振动，从而向看护人发出提示。
根据本实用新型的较佳实施例，所述声音报警器包括蜂鸣器和蜂鸣器驱动电路，所述蜂鸣器驱动电路与所述第一微处理器连接，且由所述电源管理及电池模块供电；当所述光电氧浓度传感器测量的血氧浓度为零或持续低于某预设值时，所述第一微处理器向所述蜂鸣器驱动电路输出电信号，驱动蜂鸣器发出声响，从而向看护人发出提示。
根据本实用新型的较佳实施例，所述测量端还包括传感器接口电路，所述光电氧浓度传感器、温度传感器通过所述传感器接口电路与所述第一微处理器连接。
根据本实用新型的较佳实施例，所述第一无线通讯模块为蓝牙模块或Zigbee低功耗第一无线通讯模块。
根据本实用新型的较佳实施例，所述第一微处理器控制所述光电氧浓度传感器、温度传感器每间隔1-2分钟进行一次测量，所述第一无线通讯模块每隔1-2分钟向所述调节端传输数据。借此，在第一无线通讯模块在传输完数据后，光电氧浓度传感器、温度传感器和第一无线通讯模块均进入低功耗模式。
根据本实用新型的较佳实施例，所述氧流量调节阀包括步进电机驱动电路、步进电机和阀门，所述阀门一端连接氧气源，另一端连接患者的呼吸器官；所述第二微处理器根据所述测量端采集的患者血氧浓度，向所述步进电机驱动电路输出电信号，由所述步进电机控制所述阀门的开度，从而调节实际向患者输送的氧流量；所述氧流量调节阀还包括气体流量传感器，用于测定实际氧流量值，并发送给所述第二微处理器由第二微处理器发给数据存储模块。
根据本实用新型的较佳实施例，所述显示屏为触摸显示屏，通过所述显示屏向所述第二微处理器输入设定参数。所述设定参数包括血氧浓度的上下限阈值、血氧浓度持续低于或高于某预设值的持续时长、患者血氧浓度为0的持续时长、患者体温低于或高于某预设值的持续时长等。
根据本实用新型的较佳实施例，所述测量端包括电源开关和无线传输开关；所述电源开关控制所述测量端的启停，所述无线传输开关控制所述第一无线通讯模块的启停。
根据本实用新型的较佳实施例，所述测量端设有参数设定按钮，可设置血氧浓度持续低于或高于某预设值的持续时长、患者血氧浓度为0 的持续时长、患者体温低于或高于某预设值的持续时长；当所述光电血氧浓度传感器测量的血氧浓度为0或血氧浓度持续低于或高于某预设值的时长超过时长设定值，或者患者体温低于或高于某预设值的持续时长超过时长设定值时，由第一微处理器控制所述声音报警器发出报警，或通过无线传输方式连接至医院的报警系统，提示相应的医生及时采取措施。
根据本实用新型的较佳实施例，所述测量端包括压合式或魔鬼贴式绑带，以避免测量端轻易从患者身体上脱落，并能实现快速的固定和解除。
(三)有益效果
本实用新型的有益效果是：
本实用新型的用于长期监测和调节呼吸氧流量的装置，通过监测患者的血氧浓度的变化情况，以发出警示提醒或调节氧气输出流量，以保证患者整个吸氧过程处于实时监控状态，提高吸氧设备的使用安全性和便利性。
本实用新型的用于长期监测和调节呼吸氧流量的装置，还可以记录患者在吸氧期间整个过程中血氧浓度变化、氧气实际输出流量变化、脉搏信息变化，以便于医生以此为分析资料进行相关的诊断研究。
附图说明
图1为本实用新型较佳实施例的组成部件连接关系示意图。
具体实施方式
为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。
如图1所示，本实施例的一种用于长期监测和调节呼吸氧流量的装置，其包括测量端1和调节端2。测量端1包含光电氧浓度传感器12、温度传感器13、声音报警器15、第一无线通讯模块18、第一微处理器 14、传感器接口电路17、电源管理及电池模块11和振动提示装置16。调节端2包含显示屏25、数据存储模块26、第二无线通讯模块22、氧流量调节阀24、第二微处理器23和电源管理电路21(连接市电)。
其中，光电氧浓度传感器12为指环结构或指夹结构，套在或夹在患者的手指上。光电氧浓度传感器12用于测量患者的血氧浓度和脉搏信息。温度传感器13用于实时测量患者的体温数据。温度传感器13可为红外温度计。光电氧浓度传感器12测量血氧浓度和脉搏信息的原理是：光电氧浓度传感器包含红光及红外光发射器和光敏二极管，红光及红外光发射器设于患者手指一侧，光敏二极管设于患者手指另一侧。红光和红外光线从手指一面射出穿透到另一面被所述光敏二极管接收。由于人体血液中的血红蛋白对红光和红外线有不同的吸收能力，含氧血红蛋白(HbO2) 与还原血红蛋白(Hb)相比，Hb吸收的红光较多，红外线较少。HbO2则相反，吸收的红光较少，红外线较多。当光线从手指的一面穿透到另一面，被光敏二极管接收后，转换成电压信号。含氧血红蛋白和还原血红蛋白的比例不同，则产生的电压不同，根据所述光敏二极管产生不同的电压信号得到患者的血氧浓度。此外，从心脏输出的动脉血，如同脉搏的称呼，以波浪般形状在血管内移动。在极短的时间内，厚度发生变化的仅限于动脉中的动脉血。皮肤和肌肉等组织和静脉，在极短的时间内厚度保持一定。厚度发生变化时，所穿透的光量也随之变化，传感器所接收的信号也相应变化。通过观察电压信号的波动频率，则可依此得出脉搏信息。
其中，光电氧浓度传感器12和温度传感器13将采集的信息通过传感器接口电路17实时发送给第一微处理器14。当测量到血氧浓度为零(表示测量端1脱离患者身体，不能采集到有效值)或持续低于某预设值一段时间时，控制声音报警器15发出声音警报。目前很多医院还是采用人工的方法进行温度测量。本实用新型集成体温测量与血氧浓度于一体，可以明显减轻医务人员负担。本实用新型可采用数字集成温度传感器/红外测温仪实现，数字温度传感器的优点是体积小，功耗低，输出稳定，适合进行人体温度的测量。
第一无线通讯模块18将测量端1测量的患者血氧浓度、脉搏信息、体温以无线方式传送给调节端2。电源管理及电池模块11则与光电氧浓度传感器12、温度传感器13、振动提示装置16、传感器接口电路17、第一无线通讯装置13、声音报警器15等均为电性连接，以向光电氧浓度传感器12、温度传感器13、声音报警器15、第一无线通讯模块18、微处理器14等提供工作电力。为了避免测量端1从患者手指上脱离，无法采集到有效信息，测量端1还包括压合式或魔鬼贴式绑带，以避免测量端轻易从患者身体上脱落，并能实现快速的固定和解除。
振动提示装置16与所述第一微处理器14连接，且由电源管理及电池模块11供电。振动提示装置16包括振动驱动电路和振动马达，当光电氧浓度传感器测量的血氧浓度为零或持续低于某预设值时，第一微处理器14会向振动驱动电路输出电信号，驱动振动马达振动，从而向看护人发出提示(尤其在夜间)，使看护人员检查测量端1是否脱离患者身体，或者患者身体状况是否发生明显不适。
优选地，所述声音报警器15包括蜂鸣器和蜂鸣器驱动电路。蜂鸣器驱动电路与所述第一微处理器14连接，且由电源管理及电池模块11供电。当光电氧浓度传感器测量12的血氧浓度为零或持续低于某预设值时，第一微处理器14向蜂鸣器驱动电路输出电信号，驱动蜂鸣器发出声响，从而向看护人发出提示(尤其在夜间)，使看护人员检查测量端1是否脱离患者身体，或者患者身体状况是否发生明显不适。
在调节端2侧，数据存储模块26、第二无线通讯模块22、显示屏25、氧流量调节阀24(电动阀)均与第二微处理器23连接，电源管理电路 21可以向第二无线通讯模块22、第二微处理器23、显示屏25、数据存储模块26、氧流量调节阀24提供工作电力。
其中，氧流量调节阀24为电动阀，其包括步进电机驱动电路、步进电机和阀门。阀门一端连接氧气源，另一端连接患者的呼吸器官。第二微处理器23根据测量端1所采集的患者血氧浓度，向步进电机驱动电路输出电信号，由步进电机控制阀门阀片的转动/移动，进而控制阀门的开度，从而调节实际向患者输送的氧流量。此外，氧流量调节阀24还包括气体流量传感器，用于测定实际氧流量值，并发送给第二微处理器23，由第二微处理23发给数据存储模块进行数据储存。第二微处理器23根据测量端1所采集的患者血氧浓度，向步进电机驱动电路发出的信号可以是模拟信号或者数字信号，在本实施例中优选为模拟信号。
其中，显示屏25与第二微处理器23连接，用于实时显示患者的血氧浓度、脉搏信息和实际输氧流量。显示屏25可为LCD显示器。数据存储模块26用于存储患者吸氧期间的血氧浓度、脉搏信息和实际输氧流量数据，以供医护人员调取参考。测量的血氧浓度(SPO2)，脉搏信息，体温历史数据和实际氧气流量等历史数据存储在数据存储模块26中。数据可以被系统调出并显示。病人的SPO2，脉搏，体温历史数据可以被医生用来进行数据分析。长期的SPO2，脉搏和体温数据不正常，则需要对该病人进行加强监护。
其中，第一无线通信模块13和第二无线通讯模块22之间的通讯采用无线通信方式。蓝牙通讯具有功耗低，连接稳定的优点。所以本实施例的无线通讯方式采用蓝牙协议。举例来说，蓝牙模块可以采用JDY-19 模块。JDY-19是基于蓝牙4.2协议,频段在2.4GHz。两个JDY-19模块可以配套使用，实现无线数据传输。蓝牙通讯模块JDY-19在300ms广播间隔下，平均功耗低于30uA。也可以采用使用蓝牙5.0协议或者未来更强功能的协议的蓝牙模块。蓝牙5.0相比蓝牙4.2版本，能够带来两倍的数据传输速度，在数据传递容量提升方面更是达到800％，传输距离增至 4倍以上。
优选地，第一微处理器14控制光电氧浓度传感器12、温度传感器 13每间隔1-2分钟进行一次测量，而第一无线通讯模块每隔1-2分钟向调节端2传输数据。借此，在第一无线通讯模块18在传输完数据后，各传感器和第一无线通讯模块均进入低功耗模式。
进一步地，显示屏25为触摸显示屏，可用于输出指令或设定参数。设定参数包括但不限于血氧浓度的上下限阈值、血氧浓度持续低于或高于某预设值的持续时长、患者血氧浓度为0的持续时长、患者体温低于或高于某预设值的持续时长等。其中，SPO2最低阈值设置为88％，SPO2最高阈值设置为92％，但是本发明也可以根据实际情况采用其它的阈值，比如把SPO2的最低阈值设置为87％,89％,87.5％,或者其它值；把SPO2的最高阈值设置为91％,91.6％,93％或者其它值。
进一步地，测量端1包括电源开关和无线传输开关，电源开关控制所述测量端的启停，所述无线传输开关控制所述第一无线通讯模块的启停。测量端1的电池为可充电电池。测量端1平时处于关机状态。当按下电源开关后，可开启测量端1，使其开始工作；第一无线通讯模块通常为关闭状态，按下无线传输开关后，测量端1开始试图与调节端2建立无线连接。调节端2也带有无线连接开关，按下以后，开始等待测量端1 的连接，当检测到测量端1的连接信号时，即建立无线通讯。
在第一微处理器14内设有计时器。测量端1设有参数设定按钮，利用设定按钮可设置血氧浓度持续低于或高于某预设值的持续时长、患者血氧浓度为0的持续时长、患者体温低于或高于某预设值的持续时长。当测量到的血氧浓度为0，或血氧浓度低于/高于某预设值时，启动计时，当计时时长超过某预设时间(如持续超过3min)时，由第一微处理器14 控制声音报警器15发出报警，或通过无线传输方式直接连接至医院的报警系统，提示相应的医生及时采取措施。所述参数设定按钮还可设定光电血氧浓度传感器12、体温传感器13、第一无线通讯模块18的启停间隔时间，如设定间隔2分钟启动一次。
进一步地，第二微处理器23内设有计时器，调节端2的触控式显示屏25可用于进行指令输入或参数设定，当第二微处理器23收到患者血氧浓度为0，或血氧浓度低于/高于某预设值时，启动计时，当计时时长超过某预设时间(如持续超过3min)时，由第二微处理器23发出控制指令，通过无线传输方式直接连接至医院的报警系统，提示相应的医生及时采取措施；或者由第二微处理器23发出控制指令，通过无线传输发生测量端1，由测量端1的声音提示装置15、振动提示装置16发出警示。通过触控式显示屏25还可设定整个装置的工作时间，例如工作1小时、 12h或24h就自动关闭等。
需要特别声明的是，本实用新型的所有数据的传输和处理都属于现有技术的一般数据处理，无数据处理程序上的改进和创新。所述第一微处理器和第二微处理器可由实现相应功能的控制电路来实现，如根据接收的电信号(电压信息或电流信息)，而相应地输出不同的电信号(电压信息或电流信息)，并控制振动提示装置的振动驱动电路、蜂鸣器驱动电路、步进电机驱动电路接入电源的方式及工作参数，达到振动马达启停、蜂鸣器启停、阀门开度调节的目的。各组成部件，包括光电氧浓度传感器、温度传感器(如红外温度计)等各传感器、振动马达、蜂鸣器、无线通讯模块(蓝牙或Zigbee)、显示屏、数据存储模块、电动阀(步进电机和阀门)等也都属于技术的常规部件，本实用新型的主要创新在于将这些常见部件进行合理的安排与组合，来实现本发明创造的技术目的及技术效果。传感器接口电路是本领域技术人员可理解和轻易实现的，是用于连接传感器的电路。
Claims (10)
1.一种用于长期监测和调节呼吸氧流量的装置，其特征在于，其包括：测量端和调节端；所述测量端包含光电氧浓度传感器、温度传感器、声音报警器、第一无线通讯模块、第一微处理器、电源管理及电池模块；
所述光电氧浓度传感器为指环结构或指夹结构，套在或夹在患者的手指上；所述光电氧浓度传感器用于测量患者的血氧浓度和脉搏信息；所述温度传感器用于实时测量患者的体温数据；
所述光电氧浓度传感器和温度传感器将采集的信息发送给所述第一微处理器，当血氧浓度为零或持续低于某预设值时，控制所述声音报警器发出声音警报；
所述第一无线通讯模块将血氧浓度、脉搏信息、体温以无线方式传送给调节端；所述电源管理及电池模块向所述光电氧浓度传感器、温度传感器、声音报警器、第一无线通讯模块、微处理器提供工作电力；
所述调节端包含显示屏、数据存储模块、第二无线通讯模块、氧流量调节阀、第二微处理器和电源管理电路；
所述数据存储模块、第二无线通讯模块、显示屏、氧流量调节阀均与所述第二微处理器连接，所述电源管理电路向所述第二无线通讯模块、第二微处理器、显示屏、数据存储模块、氧流量调节阀提供工作电力；
所述氧流量调节阀设在氧气源连接到患者鼻腔的氧气输送管上，用于调节输给患者的氧气流量；所述第二无线通讯模块接收所述第一无线通讯模块发来的信息，并交由所述第二微处理器处理，由第二微处理器根据测量端所实时采集的血氧浓度来控制调节所述氧流量调节阀的开度，以改变实际输送给患者的氧流量；所述显示屏用于实时显示患者的血氧浓度、脉搏信息和实际输氧流量；所述数据存储模块用于存储患者吸氧期间的血氧浓度、脉搏信息和实际输氧流量数据。
2.根据权利要求1所述的一种用于长期监测和调节呼吸氧流量的装置，其特征在于，所述光电氧浓度传感器包含红光及红外光发射器和光敏二极管，所述红光及红外光发射器设于患者手指一侧，光敏二极管设于患者手指另一侧；红光和红外光线从手指一面射出穿透到另一面被所述光敏二极管接收，根据所述光敏二极管产生不同的电压信号得到患者的血氧浓度，同时根据电压信号的波动频率得到患者的脉搏信息。
3.根据权利要求1所述的一种用于长期监测和调节呼吸氧流量的装置，其特征在于，所述测量端还包括振动提示装置，所述振动提示装置与所述第一微处理器连接，且由所述电源管理及电池模块供电；所述振动提示装置包括振动驱动电路和振动马达；当所述光电氧浓度传感器测量的血氧浓度为零或持续低于某预设值时，所述第一微处理器向所述振动驱动电路输出电信号，驱动振动马达振动，从而向看护人发出提示。
4.根据权利要求1所述的一种用于长期监测和调节呼吸氧流量的装置，其特征在于，所述声音报警器包括蜂鸣器和蜂鸣器驱动电路，所述蜂鸣器驱动电路与所述第一微处理器连接，且由所述电源管理及电池模块供电；当所述光电氧浓度传感器测量的血氧浓度为零或持续低于某预设值时，所述第一微处理器向所述蜂鸣器驱动电路输出电信号，驱动蜂鸣器发出声响，从而向看护人发出提示。
5.根据权利要求1所述的一种用于长期监测和调节呼吸氧流量的装置，其特征在于，所述测量端还包括传感器接口电路，所述光电氧浓度传感器、温度传感器通过所述传感器接口电路与所述第一微处理器连接。
6.根据权利要求1所述的一种用于长期监测和调节呼吸氧流量的装置，其特征在于，所述第一无线通讯模块为蓝牙模块或Zigbee低功耗第一无线通讯模块。
7.根据权利要求1所述的一种用于长期监测和调节呼吸氧流量的装置，其特征在于，所述第一微处理器控制所述光电氧浓度传感器、温度传感器每间隔1-2分钟进行一次测量，所述第一无线通讯模块每隔1-2分钟向所述调节端传输数据。
8.根据权利要求1所述的一种用于长期监测和调节呼吸氧流量的装置，其特征在于，所述氧流量调节阀包括步进电机驱动电路、步进电机和阀门，所述阀门一端连接氧气源，另一端连接患者的呼吸器官；所述第二微处理器根据所述测量端采集的患者血氧浓度，向所述步进电机驱动电路输出电信号，由所述步进电机控制所述阀门的开度，从而调节实际向患者输送的氧流量；所述氧流量调节阀还包括气体流量传感器，用于测定实际氧流量值，并发送给所述第二微处理器由第二微处理器发给数据存储模块。
9.根据权利要求1所述的一种用于长期监测和调节呼吸氧流量的装置，其特征在于，所述显示屏为触摸显示屏，通过所述显示屏向所述第二微处理器输入设定参数。
10.根据权利要求1所述的一种用于长期监测和调节呼吸氧流量的装置，其特征在于，所述测量端包括电源开关和无线传输开关；所述电源开关控制所述测量端的启停，所述无线传输开关控制所述第一无线通讯模块的启停；
所述测量端设有参数设定按钮；
所述第一微处理器控制所述声音报警器发出报警，或者所述第一微处理器通过无线传输方式连接至医院的报警系统。
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| CN202020707155.XU CN213158605U (zh) | 2020-04-30 | 2020-04-30 | 一种用于长期监测和调节呼吸氧流量的装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN113599651A (zh) * | 2021-09-01 | 2021-11-05 | 上海光电医用电子仪器有限公司 | 一种基于监测数据的智能控制系统和方法 |
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