CN214970782U - 面向临床麻醉过程的便携式制氧呼吸一体机 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种面向临床麻醉过程的便携式制氧呼吸一体机，属于临床医疗领域，为解决面向临床麻醉过程中病人的呼吸需求、使用传统氧气罐的步骤繁琐以及现有制氧一体机集成度低不便携的问题；包括制氧模块、呼吸模块、控制模块和电源模块；控制模块通过电信号连接控制制氧模块，制氧模块将处理后的空气输送至呼吸模块内置的混合器；呼吸模块接收来自控制模块的电信号指令形成制氧呼吸一体机，电源模块为一体机供电。针对没有知觉意识的病人进行手术治疗的面向临床麻醉过程，减少原有呼吸机需要使用氧气罐的步骤，为抢救争取宝贵的时间；实用新型提供的制氧呼吸一体机在使用前和使用后可进行的拆卸和消毒，极大地提高了使用寿命和供氧质量。

Description

面向临床麻醉过程的便携式制氧呼吸一体机

技术领域

本实用新型是一种面向临床麻醉过程的便携式制氧呼吸一体机，属于临床医疗领域。

背景技术

目前的呼吸机本身不产生氧气，多采用附加的氧气瓶进行供氧，氧气瓶的容量有限，不能持续为病人供氧。若患者需要持续吸氧，则需定期更换氧气瓶，这就给医护人员造成了极大的不便。或者采用制氧机呼吸机两者皆用的方法，设备体积较大不易移动，没有提供一种制氧呼吸一体的设备及系统，大大增加了医护人员的工作难度。对于没有知觉甚至没有意识的被麻醉的病人，呼吸机不能为没有意识的病人主动提供呼吸，为呼吸机的应用带来了局限性。制氧呼吸一体机的氧气面罩在使用前和使用后不能简单的拆卸和消毒，和在户外抢救时制氧呼吸一体机移动在不平整路面上，容易发生颠簸，使机器损坏，造成损失。因此，急需要一种能够为呼吸机源源不断提供氧气气源，可以针对没有知觉意识的病人进行手术治疗的面向临床麻醉过程的便携式制氧呼吸一体机。面向临床麻醉过程的便携式制氧呼吸一体机是一种在提取氧气时，把氧气输送给没有知觉意识的病人使用，从而达到减少原有呼吸机需要使用氧气罐的步骤，为抢救争取宝贵的时间。

现有一种用于全身麻醉的吸入式麻醉机，此专利的供养方式为氧气瓶供氧，氧气使用完后需要更换氧气瓶，给医护人员带了不便。现有一种制氧机与麻醉装置相结合共同给病人提供呼吸的吸气装置，但不能解决便携问题，也没有考虑到经过麻醉的病人不能主动呼吸，不能为没有意识的病人主动提供呼吸。现有一种便于拆卸的呼吸制氧一体机，主要强调了呼吸制氧机的可拆卸，没有便携的优点，主要是制氧机，没有呼吸机的部分，也不是针对于临床病人的，没有临床病人的呼吸问题。现有智能语音控制呼吸制氧一体机，是一种基于智能语音控制方案的呼吸制氧一体机，但没有指出该呼吸制氧的具体实施方案，且提出的呼吸制氧一体机不能够满足面向临床麻醉过程中病人的呼吸需求。

实用新型内容

为解决面向临床麻醉过程中病人的呼吸需求、使用传统氧气罐的步骤繁琐以及现有制氧一体机集成度低不便携的问题，本实用新型提出了面向临床麻醉过程的便携式制氧呼吸一体机；技术方案如下：

面向临床麻醉过程的便携式制氧呼吸一体机，包括制氧模块、呼吸模块、控制模块和电源模块；控制模块通过电信号连接控制制氧模块，制氧模块将处理后的空气输送至呼吸模块内置的混合器，通过呼吸模块接通麻醉剂室于混合器混合麻醉剂、空气和氧气，由控制模块下发电信号指令并监测血氧饱和度并反馈电信号，形成制氧呼吸一体机；电源模块为一体机整体供电。

进一步地，所述控制模块包括控制单元模块、电源模块、血氧饱和度检测模块和人机交互模块；所述控制模块通过电信号控制电源模块、血氧饱和度检测模块，所述人机交互模块通过电信号与所述控制模块双向连接；

所述人机交互模块包括报警器、控制键盘和显示屏并建立电性连接。

进一步地，所述制氧模块包括空气过滤器、空气压缩机、散热器、空气干燥器、分子筛吸附塔、氧浓度传感器和氧气缓冲瓶通过送气管道依次连接；分子筛吸附塔和氧浓度传感器由所述控制单元模块下发电信号指令控制连接。

进一步地，所述呼吸模块包括涡轮风机、流量调节阀、麻醉室、混合器、调压阀、安全阀、湿化器、吸气阀、压力传感器和呼气阀通过送气管道依次连接；涡轮风机经流量调节阀以及麻醉剂室连接至混合器；

所述涡轮风机、流量调节阀、调压阀、安全阀、吸气阀、压力传感器和呼吸阀由所述控制单元模块下发电信号指令控制连接，同时所述压力传感器反馈压力信息以电信号传输至所述控制单元模块。

进一步地，所述血氧饱和度检测模块，由发光二极管恒流驱动电路、传感器、低通滤波器、信号放大电路、模数转换电路、同步时序控制电路组成；

所示控制单元下发电信号驱动同步时序控制电路，所述同步时序控制电路通过电性连接控制发光二极管恒流驱动电路、信号放大电路和模数转换电路；

发光二极管恒流驱动电路、传感器、低通滤波器、信号放大电路和模数转换电路通过导线依次连接，最终反馈电信号至所述控制单元。

本实用新型有益效果体现在：

1.本实用新型是针对没有知觉意识的病人进行手术治疗的面向临床麻醉过程的便携式制氧呼吸一体机，减少原有呼吸机需要使用氧气罐，氧气及麻醉量等进行监测的繁琐步骤，为抢救争取宝贵的时间；

2.对比现有用于全身麻醉的吸入式麻醉机，不能便携的问题，本实用新型提供面向临床麻醉过程的便携式制氧呼吸一体机集成度高，仅需必要的制氧和吸附塔等设备，其他部分均可自动通过集成电路和程序完成，节约安装设备时间的同时增强了医用人员的使用效率；同时本实用新型的制氧呼吸一体机在使用前和使用后可进行的拆卸和消毒，极大地提高了使用寿命和供氧质量；

3.本实用新型利用血氧饱和度检测模块反馈血氧饱和度信息至控制模块，形成负反馈闭环控制，保持血氧浓度与设定值保持稳定一致；当压力传感器SUAY30检测病人呼吸道压力值过高时，所述人机交互模块中设置的报警器启动并报警；显示屏用于显示需要输入的和传感器检测到控制参数值和病人的生理状态，显示制氧模块制得氧气的氧浓度值、氧流量值、患者呼吸道的压力值和电量信息；医生设定目标血氧饱和度值，根据患者不同的呼吸需求，通过键盘按键合理设定病人的呼吸比、呼吸频率、吸气和呼气的时间，完成呼吸动作，极大地减少了医生诊断患者状态的时间，进一步地提高抢救效率。

附图说明

图1为一种面向临床麻醉过程的便携式制氧呼吸一体机模块结构图；

图2为分子筛吸附塔的氧气制造过程示意图；

图3为血氧饱和度检测模块的发光二极管及传感器部分电路示意图；

图4为血氧饱和度检测模块的工作原理及控制结构示意图；

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

具体实施方式

具体实施方式：一种面向临床麻醉过程的便携式制氧呼吸一体机，包括制氧模块、呼吸模块和控制模块。其中呼吸模块由涡轮风机、流量调节阀、麻醉室、混合器、调压阀、安全阀、湿化器、吸气阀、压力传感器和呼气阀组成。控制模块由控制单元模块、电源模块、血氧饱和度检测模块和人机交互模块组成，其中，人机交互模块包括报警装置、键盘和显示屏。控制单元可以根据血氧饱和度检测仪返回的人体的血氧饱和度值与设定的血氧饱和度的差值，动态调节呼吸模块中的氧流量调节阀，并结合病人的具体患病情况，改变病人的吸氧量，从而使病人得到针对性的治疗。控制单元可以根据压力传感器返回的病人的呼吸道的压力值，调节涡轮风机的转速，改变供氧的压力值，使之与病人呼吸道的压力值匹配，解决了临床麻醉过程中的病人的呼吸。制氧模块的氧气输出接口与呼吸模块的氧气输入接口能够无缝对接，实现了面向临床麻醉过程的便携式制氧呼吸一体机。

制氧模块包括空气过滤器、空气压缩机、散热器、空气干燥器、四通阀、分子筛吸附塔、氧浓度传感器和氧气缓冲瓶。

空气过滤器：为了防止灰尘进入空气压缩系统造成磨损，空气过滤器将空气中的灰尘等杂质颗粒过滤掉。

空气压缩机：为分子筛吸附塔提供具有一定压力的压缩空气。

冷却塔：将空气压缩机输出的热空气降温，防止热空气在吸附塔中产生冷凝水而导致吸附塔损坏。

空气干燥器：干燥空气，除去空气中的水分。

分子筛吸附塔：分子筛吸附塔采用分子筛的物理吸附和解吸技术制备氧气，分子筛是表面具有微孔而内部中空的沸石颗粒，吸附塔中充满沸石颗粒。由于氧气和氮气的密度、分子大小不同，分子筛吸附塔在高压的环境下，干燥的压缩空气通过分子筛时，空气中的氮气优先通过沸石颗粒表面微孔进入沸石颗粒内部被吸附，剩余未被吸附的氧气则可以顺利通过吸附塔，从而实现了氧气与氮气的物理分离。吸附塔在低压环境下，可以将吸附的氮气解除吸附，然后排放至环境空气中，从而实现了吸附塔的循环使用，吸附与解吸过程不断重复，进而源源不断地从空气中提取氧气。

氧气缓冲瓶：氧气缓冲瓶用于收集吸附塔中分离出来的氧气，实现氧气的不断聚积和存储。

氧浓度传感器：检测成品氧气的氧浓度值，此制氧方式输出的氧气浓度可以达到93％以上。

呼吸模块：由涡轮风机、流量调节阀、麻醉室、混合器、调压阀、安全阀、湿化器、吸气阀、压力传感器和呼气阀组成。

涡轮风机：涡轮风机利用高速旋转产生的压差，一端把氧气吸入，另一端输出一定压力的稳定的氧气，作为呼吸模块的驱动气，带动呼吸模块工作。

流量调节阀：控制单元通过控制流量调节阀改变输出氧气流量的大小，病人可以获得不同吸氧量，从而根据不同的患病情况得到有效和有针对性的治疗。

混合器：氧气、空气和麻醉药物充分接触，形成麻醉混合气体。

调压阀：控制单元可以通过控制调压阀，输出具有不同压力值的氧气。

安全阀：当压力传感器检测病人呼吸道压力值过高时，安全阀打开，释放高压气体，避免对患者的呼吸道造成伤害，当患者呼吸道压力恢复至安全值时，安全阀关闭。

湿化器：对吸入的气体加温、加湿，可以减少机械通气对病人呼吸道的刺激，提高病人对机械通气的适应性，同时保持肺泡的湿润，增强其活性，促进气体交换。

吸气阀和呼气阀：控制单元根据医护人员设定的呼吸比、呼吸时间、呼吸速率等参数控制呼气阀和吸气阀；在吸气相时，吸气阀打开，病人吸入氧气，在呼气相时，呼气阀打开，病人呼出二氧化碳；控制单元控制吸气阀和呼气阀交替开启与关闭，控制吸气阀和呼气阀开启与关闭的时间、频率，帮助病人完成完整的呼吸过程。

压力传感器：检测病人呼吸道的压力值，并在显示屏上显示。

麻醉剂室：麻醉室内包括药物蒸发器和加热板，加热开关打开后，麻醉药物蒸发器所盛放的麻醉液药物挥发后输出麻醉蒸发汽，进入混合器和氧气、空气充分接触，形成麻醉混合气体。

控制模块：由控制单元模块、电源模块、血氧饱和度检测模块和人机交互模块组成，其中，人机交互模块包括报警装置、键盘和显示屏。

血氧饱和度检测模块：如图3和4所示，由发光二极管恒流驱动电路、传感器、低通滤波器、信号放大电路、模数转换电路(ADC)、同步时序控制电路组成。发光二极管恒流驱动电路驱动两个发光二极管发光。同步时序控制电路控制发光二极管分时发射红光和红外光。传感器由三个发光二极管组成，其中一只红光二极管释放波长为660纳米的红光光束，另一只近红外光二极管的波长为940纳米，还有一只光敏二极管。载氧红细胞对红光吸收较少，主要吸收红外光，没有运输氧的红细胞主要吸收红光，较少吸收红外光。光敏二极管负责交替接收两种光束，并把光信号转化为电信号。传感器实时动态监测人体动脉血氧饱和度，将测得的信号首先经过低通滤波器滤除信号中含有的干扰环境光，再经信号放大电路和模数转化电路(ADC)返回控制单元，与设定的期望血氧饱和度作比较，得到实际值与期望值的差。把血氧饱和度的实际值和期望值的差，经过放大器输出后，控制流量调节阀，从而构成了负反馈闭环控制。当实际值小于期望值时，控制流量调节阀使氧气的流量增加，增加病人的氧气摄入量，当实际值大于期望值时，控制流量调节阀使氧气的流量减少，减少病人的氧气摄入量，从而保持血氧浓度与设定值保持稳定一致。

人机交互模块：人机交互模块包括报警器、按键和LCD显示屏。当压力传感器SUAY30检测病人呼吸道压力值过高时，报警器启动并报警。显示屏用于显示需要输入的和传感器检测到控制参数值和病人的生理状态，可以显示制氧模块制得氧气的氧浓度值，可以显示氧流量值，可以显示病人呼吸道的压力值，可以显示电量等信息。可以设定目标血氧饱和度值，医护人员可以根据患者不同的呼吸需求，通过键盘按键合理设定病人的呼吸比、呼吸频率、吸气和呼气的时间等，完成呼吸动作。

控制单元模块：控制单元STM32对信号进行逻辑处理，对处理结果进行分析和控制。主要控制电磁阀的工作状态，控制通气量，保证吸气阀和呼气阀的配合动作，进而控制手术病人的呼吸和麻醉，完成呼吸动作。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、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，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.面向临床麻醉过程的便携式制氧呼吸一体机，其特征在于：包括制氧模块、呼吸模块、控制模块和电源模块；控制模块通过电信号连接控制制氧模块，制氧模块将处理后的空气输送至呼吸模块内置的混合器，通过呼吸模块接通麻醉剂室于混合器混合麻醉剂、空气和氧气，由控制模块下发电信号指令并监测血氧饱和度并反馈电信号，形成制氧呼吸一体机；电源模块为一体机整体供电。

2.根据权利要求1所述的面向临床麻醉过程的便携式制氧呼吸一体机，其特征在于：所述控制模块包括控制单元模块、电源模块、血氧饱和度检测模块和人机交互模块；所述控制模块通过电信号控制电源模块、血氧饱和度检测模块，所述人机交互模块通过电信号与所述控制模块双向连接；

所述人机交互模块包括报警器、控制键盘和显示屏并建立电性连接。

3.根据权利要求2所述的面向临床麻醉过程的便携式制氧呼吸一体机，其特征在于：所述制氧模块包括空气过滤器、空气压缩机、散热器、空气干燥器、分子筛吸附塔、氧浓度传感器和氧气缓冲瓶通过送气管道依次连接；分子筛吸附塔和氧浓度传感器由所述控制单元模块下发电信号指令控制连接。

4.根据权利要求3所述的面向临床麻醉过程的便携式制氧呼吸一体机，其特征在于：所述呼吸模块包括涡轮风机、流量调节阀、麻醉室、混合器、调压阀、安全阀、湿化器、吸气阀、压力传感器和呼气阀通过送气管道依次连接；涡轮风机经流量调节阀以及麻醉剂室连接至混合器；

所述涡轮风机、流量调节阀、调压阀、安全阀、吸气阀、压力传感器和呼吸阀由所述控制单元模块下发电信号指令控制连接，同时所述压力传感器反馈压力信息以电信号传输至所述控制单元模块。

5.根据权利要求4所述的面向临床麻醉过程的便携式制氧呼吸一体机，其特征在于：所述血氧饱和度检测模块，由发光二极管恒流驱动电路、传感器、低通滤波器、信号放大电路、模数转换电路、同步时序控制电路组成；

所示控制单元下发电信号驱动同步时序控制电路，所述同步时序控制电路通过电性连接控制发光二极管恒流驱动电路、信号放大电路和模数转换电路；

发光二极管恒流驱动电路、传感器、低通滤波器、信号放大电路和模数转换电路通过导线依次连接，最终反馈电信号至所述控制单元。

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