CN219878869U - 医用氧气袋流量控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种医用氧气袋流量控制装置，连接在医用氧气袋与氧气管之间，包括控制电路、进气口、出气口以及供电电路；所述出气口连接氧气管；所述进气口连接医用氧气袋；所述控制电路包括单片机、PWM微型泵、气体流量传感器；所述单片机的信号输入管脚连接气体流量传感器；所述气体流量传感器设置出气口；所述单片机的信号输出管脚连接继电器，所述继电器连接PWM微型泵；所述单片机与PWM微型泵分别与供电电路连接；所述PWM微型泵的输出端连接医用氧气袋的出气口。实现了将氧气袋中的氧气可持续地向外输出。利用单片机控制PWM微型气泵，实现氧气以恒定的流量输出可满足院前急救、家庭保健等不同环境时的用氧需求。

Description

医用氧气袋流量控制装置

技术领域

本实用新型涉及医疗用品技术领域，尤其涉及一种医用氧气袋流量控制装置。

背景技术

医用氧气袋是临床必备的急救医疗器械。在院前急救、病人短途转运及抢救条件不足时，让患者及时使用医用氧气袋吸氧，对提高机体血氧饱和度，改善组织器官缺氧和缓解患者缺氧相关症状是非常重要的。医院集中供氧设备可稳定持续给患者供给氧气，可准确调节氧浓度，但其不可移动使用；医用氧气瓶解决了移动吸氧的问题，但氧气瓶自身较重，不方便随身携带，且氧气瓶内存储高压氧气，对患者的使用具有一定的安全隐患。而医用氧气袋具有质地轻薄、方便携带、操作简便和可反复使用的特点，其在医疗救治、家庭保健和体育运动等多种环境中应用日趋广泛。虽然医用氧气袋在医疗和日常生活中易于操作，但其在使用中存在以下不足之处：

(1)氧气无法持续有效输出：目前，市场销售的医用氧气袋容积为40-60L，充满氧气后其内部压力约为10.6KPa，在医用氧气袋使用过程中，随着氧气的不断输出，氧气袋内的压力减小，需要靠人工挤压才能继续输出氧气，否则不能有效输出氧气；

(2)氧流量无法准确控制：在氧气输出过程中，只能通过调节氧气袋上的阀门粗略控制氧气流出速度，无法根据病情需要准确调节氧流量。

(3)无提醒和警示功能：氧气袋中无氧气输出时，无提醒和警示功能。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的在于提供一种医用氧气袋流量控制装置，通过在医用氧气袋中设置单片机、PWM微型泵、气体流量传感器，实现氧气袋中的氧气可以按照设置的恒定流量自动输出。

为了实现上述目的，本实用新型的一种医用氧气袋流量控制装置，连接在医用氧气袋与氧气管之间，包括控制电路、进气口、出气口以及供电电路；所述出气口连接氧气管；所述进气口连接医用氧气袋；

所述控制电路包括单片机、PWM微型泵、气体流量传感器；所述单片机的信号输入管脚连接气体流量传感器；气体流量传感器设置在出气口处；所述单片机的信号输出管脚连接继电器，所述继电器连接PWM微型泵；所述单片机与PWM微型泵分别与供电电路连接；所述PWM微型泵的输出端连接医用氧气袋的出气口。

进一步优选的，还包括信号放大电路，所述信号放大电路的信号输入端连接气体流量传感器，信号放大电路的信号输出端连接单片机的信号输入管脚。

进一步优选的，还包括报警器，所述报警器连接单片机的信号输出管脚。

进一步优选的，还包括液晶显示屏，所述液晶显示屏与单片机的信号输出管脚连接。

进一步优选的，还包括按键输入电路，所述按键输入电路包括开关键、上调键和下调键；所述开关键、上调键和下调键分别通过连接上拉电阻与单片机的三个输入管脚连接。

在上述任一项实施例的基础上优选的，所述单片机选用型号为PIC16F874A/877A的芯片。

进一步优选的，所述供电电路选用型号为18650的可充电锂电池组，提供+5V直流电源。

进一步优选的，所述单片机的晶振管脚连接振荡电路，时钟管脚连接复位电路。

本申请公开的医用氧气袋流量控制装置，相比于现有技术，至少具有以下优点：

(1)氧气可持续主动输出：应用PIC单片机控制PWM微型气泵，实现了将氧气袋中的氧气可持续地向外输出。

(2)可精准控制氧气流量：应用气体流量传感器实时监测输出氧流量，利用单片机控制PWM微型气泵，实现氧气以恒定的流量输出，其氧流量调节范围为0.5-4L/min，可满足院前急救、家庭保健等不同环境时的用氧需求。

(3)氧气袋报警：应用PIC单片机控制报警器，在气体流量传感器检测到氧气输出中断或氧气无法输出时，启动报警系统，提醒使用者及时更换氧气袋，以保证氧疗效果。

(4)可更换的直流供电系统：控制装置采用5V直流供电，其附带的18650锂电池模组可反复充电使用，且可更换，长效的持续电源供应有效的保证了患者对医用氧气袋的持续需求。

附图说明

图1为本实用新型提供的医用氧气袋流量控制装置的结构示意图。

图2为本实用新型提供的单片机的电路原理图。

图3为本实用新型提供的信号放大电路的电路原理图。

图4为本实用新型提供的继电器部分的电路原理图。

具体实施方式

以下通过附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1所示，本实用新型一方面实施例提供的一种医用氧气袋流量控制装置，连接在医用氧气袋与氧气管之间，包括控制电路、进气口、出气口以及供电电路；所述出气口连接氧气管；所述进气口连接医用氧气袋；

所述控制电路包括单片机、PWM微型泵、气体流量传感器；所述单片机的信号输入管脚连接气体流量传感器；气体流量传感器设置在出气口；所述单片机的信号输出管脚连接继电器，所述继电器连接PWM微型泵；所述单片机与PWM微型泵分别与供电电路连接；所述PWM微型泵的输出端连接医用氧气袋的出气口。

通过PIC单片机控制PWM微型泵，可以实现氧气袋中的氧气主动输出，控制装置分为两层，上层为控制系统，下层为直流供电系统。

微型气泵选择无刷电机直流气泵，这种气泵寿命长，可连续运转，且不干扰周围电子元件，不污染电源，可靠性高。选择的微型气泵具有调速功能，可通过单片机输入PWM信号，改变占空比来改变电机转速、调节流量。其主要技术参数如下

①工作电压：5V；②调速功能：有，PWM调速；

③转速反馈信号：有；④控制器：ST9720；

⑤工作温度：-20℃～50℃；⑥电机品质：无刷电机；

PIC单片机与微型气泵的连接方式为：

PIC管脚	微型气泵管脚
		RD0	PWM
NC	黄色
		VSS	GND
直流电源	红色

如图3所示，还包括信号放大电路，所述信号放大电路的信号输入端连接气体流量传感器，信号放大电路的信号输出端连接单片机的信号输入管脚。

气体流量传感器选用的型号为AWM2200V；该传感器初始输出信号较弱，不利于信号放大，为使氧流量测量尽量精确，需将初始信号进行处理。在气体流量计传感器信号传输到单片机前，增加一放大电路对初始信号进行放大，以方便后续电路及信号放大工作。

AWM2200V型气体流量传感器将采集到的氧流量以电压信号形式进行输出，0L/min的氧流量对应0mV，4L/min的氧流量对应31.75mV，氧流量和电压信号之间服从线性关系。因此，采用放大电路中选用CA3140运算放大器芯片，将气体流量计传感器的输出信号进行二级放大后输入PIC单片机的RA0脚，放大倍数为150倍，放大倍数K＝(R2/R1)×(R4/R3)，将R4调整至150kΩ。信号放大电路图如图3所示。

由于气体流量计传感器输出后放大的信号为电压模拟信号，因此，需要对获得的模拟信号转换成数字信号，然后PIC单片机再将数字信号进行处理，本控制系统中只有一路模拟信号输入，设计时使用了PIC单片机模拟通道RA0接入，此管脚同时也是单片机的AN0管脚，输入电压范围为0～5V。在使用时可以通过设置单片机内部的相关寄存器来进行相关信号的配置。

进一步优选的，还包括报警器，所述报警器连接单片机的信号输出管脚。当气体流量传感器没有检测信号时，说明此时氧气袋中的氧气已经耗尽，此时单片机控制报警器进行报警，报警器采用无源蜂鸣器模块，模块采用S8550三极管驱动，其工作电压为DC 5V，设有固定螺栓孔，方便安装，其通电后即可产生85dB的蜂鸣音。PIC单片机与无源蜂鸣器模块的连接方式为：

PIC管脚	无源蜂鸣器模块
		VSS	GND
VCC	VCC
		RB0	I/O

为了方便显示，还包括液晶显示屏，所述液晶显示屏与单片机的信号输出管脚连接。液晶显示屏采用深圳三元科技有限公司的SYB12864K5V21 LED液晶屏，液晶屏支持中文显示，其主要技术参数如下：

①工作电压：3.3V或5V；

②外形尺寸：93*70*14mm；

③背光类型：LED；

④控制器：ST9720；

⑤工作温度/储存温度：-10℃～60℃/-20℃～90℃；

⑥显示角度：6点钟直视；

PIC单片机与SYB12864K5V21 LED液晶屏的连接方式为：

PIC管脚	LED液晶屏
		RC0	RS
RC1	R/W
		RC2	E
RC6	PSB
		RD0-RD7	DB0-DB7

为了方面进行人为控制实现人机交互，还包括按键输入电路和继电器，根据实际需要，此电路设计了3个按键。按键1为开关和设置键，按键2为氧流量增加0.5L/min，按键3为氧流量减少0.5L/min，这些按键足够实现对控制系统的控制。按键上的上拉电阻将3个按键分别接入PIC单片机的三个输入/输出引脚。通过按键可以实现连接引脚的高低电平输入功能，从而通过直接控制继电器的通断，控制直流气泵和报警器的工作。

如图4所示，继电器包括形成互锁的第一继电器KM 1,第二继电器KM2，以及第三继电器KM3，其中第一继电器的线圈一端接地，另一端连接按键电路中开关按键的一端，第一继电器的常开触点一端连接+5v电源，另一端连接第二继电器的线圈的一端，另一端接地，第二继电器的触电的一端连接+5v，另一端连接单片机的VDD管脚，同时连接第三继电器KM3的触点；第三继电器的线圈一端接地，另一端连接单片机的RB0管脚。

当按键电路中开关按键按下后，继电器KM1的线圈得电，触点吸合，第二继电器的线圈得电，按键是自复位的，抬起按键时，第一个继电器断开；第二继电器触点吸合，单片机的VDD管脚得电，单片机工作，另一输出管脚RB0输出高电平，第三继电器线圈得电，触点吸合。

当蜂鸣器报警时，单片机的另一输出管脚RB0，输出低电平，此时第三继电器的线圈断电，第三继电器的触点断开，将单片机的VDD管脚拉低，此时第一继电器KM1，第二继电器KM2相继断电，单片机停止工作。

在上述任一项实施例的基础上优选的，所述单片机选用型号为PIC16F874A/877A的芯片。

进一步优选的，所述供电电路选用型号为18650的可充电锂电池组，提供+5V直流电源。

进一步优选的，所述单片机的晶振管脚连接振荡电路，时钟管脚连接复位电路。PIC单片机振荡电路和复位电路见图2；PIC单片机的VSS脚接地，VDD脚接按键输入电路的开关键，开关键另一端连接直流5V供电电源正极，利用上拉电阻将电压降到3.3V工作电压。气体流量传感器将采集的氧气流量反馈至单片机，单片机进行显示，用户根据患者病情通过按键2和按键3，进行氧流量设置的调节；单片机将通过气体流量计传感器采集的气体流量与输入值进行比较，并计算PWM微型气泵I/O控制端电压输出数值，若输入氧流量大于当前氧流量，则单片机通过改变占空比来调快卫星气泵电机转速，以提供当前输入数值的氧流量，若输入氧流量小于当前氧流量，则单片机通过改变占空比来调慢电机转速，若氧气传感器检测当前氧流量为零，则单片机连接报警器的端口RB0输出低电平，启动蜂鸣报警装置。

显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种医用氧气袋流量控制装置，其特征在于，连接在医用氧气袋与氧气管之间，包括控制电路、进气口、出气口以及供电电路；所述出气口连接氧气管；所述进气口连接医用氧气袋；

所述控制电路包括单片机、PWM微型泵、气体流量传感器；所述单片机的信号输入管脚连接气体流量传感器；所述气体流量传感器设置出气口；所述单片机的信号输出管脚连接继电器，所述继电器连接PWM微型泵；所述单片机与PWM微型泵分别与供电电路连接；所述PWM微型泵的输出端连接医用氧气袋的出气口。

2.根据权利要求1所述的医用氧气袋流量控制装置，其特征在于，还包括信号放大电路，所述信号放大电路的信号输入端连接气体流量传感器，信号放大电路的信号输出端连接单片机的信号输入管脚。

3.根据权利要求1所述的医用氧气袋流量控制装置，其特征在于，还包括报警器，所述报警器连接单片机的信号输出管脚。

4.根据权利要求1所述的医用氧气袋流量控制装置，其特征在于，还包括液晶显示屏，所述液晶显示屏与单片机的信号输出管脚连接。

5.根据权利要求1所述的医用氧气袋流量控制装置，其特征在于，还包括按键输入电路；所述按键输入电路包括开关键、上调键和下调键；所述开关键、上调键和下调键分别通过连接上拉电阻与单片机的三个输入管脚连接。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的医用氧气袋流量控制装置，其特征在于，所述单片机选用型号为PIC16F874A/877A的芯片。

7.根据权利要求6所述的医用氧气袋流量控制装置，其特征在于，所述供电电路选用型号为18650的可充电锂电池组，提供+5V直流电源。

8.根据权利要求7所述的医用氧气袋流量控制装置，其特征在于，所述单片机的晶振管脚连接振荡电路，时钟管脚连接复位电路。