一種智能的吸氧用計量儀器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種智能的吸氧用計量儀器，主要由基座(1)、流量開關(2)、界面控制鍵(3)、顯示屏(4)、氧氣輸入接口(5)、氧氣輸出接口(6)、氧氣濕化裝置(7)、外殼(8)、集成電路(9)、單片機(10)、錐度管(11)、浮子(12)、發光二極管(13)、光敏二極管／或光敏三極管(14)、氧氣連接管路(15)、氧氣輸入孔(16)、氧氣輸出孔(17)組成。其優點是采用光輻射掃描技術確定浮子位置并采用集成電路與單片機計算并讀出對應的流量，準確度高，可以大大提高吸氧計費的準確性、公正性，減少醫患矛盾的產生；同時更方便快捷，減少護士工作量。
【專利說明】一種智能的吸氧用計量儀器
所屬【技術領域】
[0001]本發明涉及一種智能的吸氧用計量儀器，屬于吸氧治療時計算氧氣流量、吸氧時 間、吸氧費用等使用的醫療器械和計量器具。
【背景技術】
[0002]吸氧是醫院最常用的搶救或治療手段之一。流量計是吸氧過程中調節和觀察氧氣 流量必備的器械和計量器具之一。目前國內醫院普遍采用浮子流量計，其原理是利用流經 的氧氣氣流吹起錐度管內的浮子，目測浮子的位置所對應的流量刻度計算流量，但這類產 品的缺陷是誤差大、讀數不方便，數據無法存儲。
[0003]近幾年來，國內也出現采用各種氣體流量傳感器與單片機結合的技術方案制備電 子式流量計，但由于吸氧過程中流量要求精度高(國家行業標準要求誤差不超過4% )，而 精密氣體流量傳感器的價格很高，僅氣體流量傳感器的單價高達數據百元至上千元不等， 引起產品整體造價過高，因此無法在醫院普及使用。
[0004]為此，本發明在提出了一種智能的吸氧用計量儀器全新技術方案，體積小、精度 高、造價低，功能齊全，有利于普及推廣使用。
【發明內容】
[0005]本發明主要由基座、流量開關、界面控制鍵、顯示屏、氧氣輸入接口、氧氣輸出接 口、氧氣濕化裝置、外殼、集成電路、單片機、錐度管、浮子、發光二極管、光敏二極管/或光 敏三極管、氧氣連接管路、氧氣輸入孔、氧氣輸出孔組成。
[0006]所述的基座是指能將各部件直接或間接集成安裝的底座平臺，內部有供氧氣輸入 或輸出的通路，同時可設有若干個氧氣輸入孔和氧氣輸出孔；基座一般采用銅、鋁合金或者 高強度高分子材料等材質制成。
[0007]所述的流量開關固定在基座上,應能輕松順時針或逆時針旋轉,旋轉時能調節氧 氣流量并使流量相對應地減少或增大；當完全關閉流量開關時，氧氣輸入或輸出通路被關 閉。
[0008]所述的錐度管是透明或半透明的、內徑帶有錐度的透明管子；錐度自上而下內徑 逐步由大變小，一般可采用玻璃或PE等硬質透明材料制成圓柱形管子。錐度管固定于基座 的任意一個側面，優選的是固定于基座的正上方；錐度管的小口徑一端與基座的一個氧氣 輸入孔密閉連通、錐度管的大口徑一端直接或間接與氧氣輸出接口連通。
[0009]所述的錐度管內設有浮子，浮子能在錐度管兩端自由順滑移動，錐度管的小口徑 一端有氣流輸入時，浮子能在氣流作用下向上漂浮，而且氣流強度越大浮子漂浮越高，氣流 強度減弱時浮子緩慢回落，氣流關閉后浮子回到起始點。
[0010]錐度管外周至少設有10對發光二極管與光敏二極管/或光敏三極管構成的光掃 描點(一對是指一只發光二極管與一只光敏二極管/或光敏三極管組成的發射與接收元件 的組合)，發光二極管與光敏二極管/或光敏三極管組成的光掃描點在錐度管外周的分布排列方式不限，可以呈正面相對排列，也可以是環形、圓形排列。優選的方案是采用20-40對發光二極管與光敏二極管/或光敏三極管組成的光掃描組，在錐度管外周分成兩列成正面分布排列，一列為發光二極管光組成的光發射組，另一列為光敏二極管/或光敏三極管組成的光接收組；發光二極管與光敏二極管/或光敏三極管最好是一一對應排列，其工作時產生的光輻射掃描和接收區域能覆蓋錐度管內浮子的有效移動范圍(注:浮子的有效移動范圍是指工作流量產生時浮子在錐度管內的位移距離或漂移范圍)。發光二極管光、光敏二極管/或光敏三極管采用導線與單片機或集成電路連接，集成電路對光信號進行預處理，獲取清晰的信號，輸送到單片機。
[0011]本發明至少應設有至少一個單片機用于完成光輻射掃描信號接收、數據處理、數據存儲、發送等功能，單片機與集成電路連接。優選的方案是本發明設置有二個單片機，一個為主單片機、一個為副單片機。副單片機用于高速掃描光輻射信號、浮子位置動態信號的接收和預處理等，并通過SPI通訊方式發送給主單片機；主單片機接收到上述信號后，根據內置的“浮子位置-對應流量”數據模型進行分析計算，得出瞬時流量值，并完成數據讀出、存儲、費用結算、工作異常報警及通訊等功能的實現。
[0012]所述的顯示屏是指能夠顯示單片機或集成電路輸出的氧氣流量、吸氧時間、費用結算等數據信號的裝置，一般采用液晶顯示屏制成，顯示屏與集成電路連接。
[0013]所述的界面控制鍵是指吸氧過程中用于讀取流量、存儲數據、計算時間或費用等功能實現的操作界面按鈕，一般可設置“確定”、“計費模式(包含T模式按鈕、L模式按鈕)”、“停止”等各種功能性控制開關。
[0014]所述的氧氣輸入接口是指能與氧氣源連通的部件，氧氣輸入接口的一端與基座密閉固定，另一端能與供氧端口(如壁式中心供氧終端、氧氣瓶等)快速密閉連接。
[0015]所述的氧氣輸出接口是指與吸氧管等醫用耗材連接的端口，一端與基座密閉固定，另一端能與一次性濕化裝置、吸氧管、吸氧面罩、霧化器等產品緊密連接。
[0016]基座下端還可以設有氧氣濕化裝置或者設有氧氣濕化裝置的連接端口。
[0017]所述的電源是維持本發明正常工作需要的能源，一般可采用DC電源(2?4節5號電池)電池工作，當然也可以將AC變壓至適合電壓供電(一般可采用12V左右)不間斷供電。
[0018]本發明是通過以下方式工作的:
[0019]1、接通電源并開啟流量開關后，氧氣經過氧氣輸入接口、基座、氧氣輸入孔進入錐度管內，錐度管內的浮子在氣流的作用下開始漂移；錐度管外周的發光二極管與光敏二極管/或光敏三極管通過光輻射掃描方式檢測到浮子漂移信號后，將浮子的動態漂移位置信息發送給集成電路預處理后輸送到單片機，單片機將獲取的浮子信息與內置的“浮子位置-對應流量”數據模型進行計算分析，計算出此時浮子位置所對應的瞬時流量值，并自動輸出到顯示屏中進行讀出。調節至臨床需求流量后，流量開關停止轉動，氧氣通過流量基本穩定，錐度管內的浮子處于相對靜止狀態，發光二極管與光敏二極管/或光敏三極管將掃描檢測到的浮子信息發送給集成電路及單片機，單片機將獲取的浮子信號與內置的“浮子位置-對應流量”數據模型進行比對分析，給出穩定的流量值。流量調節結束后，按下界面控制鍵的“確定”按鈕，單片機或集成電路中設置的計時和累計流量程序啟動，開始累計吸氧時間和氧氣流量，并將獲取的數據自動存儲。[0020]2、流量輸出異常報警:本發明設有流量動態監控裝置，調節至臨床需求流量后，發光二極管與光敏二極管/或光敏三極管通過間歇性掃描方式不停監控錐度管內的浮子位置，為了降低功耗，一般可以采用15秒左右掃描一次并發送獲取的浮子位置信息。如果患者不慎將鼻氧管或吸氧面罩的管路折壓引起通氣不暢、錐度管內的浮子位置偏離初始“確定”設置的臨床需求的流量值位置時(一般設定在偏離值大于15%?20%時)，或者吸氧流量偏離初始設定值時，本發明集成電路或單片機上的報警裝置啟動，發出報警音，同時在顯示屏上提示“檢查管路”等警示信息。
[0021]3、本發明單片機或集成電路中內置有兩套計費系統:
[0022]T計費模式:是指按照吸氧時間(T)計費，吸氧費用=累計吸氧時間(小時)X單價(元/小時)，單價可以根據各醫療單位收費標準將本發明連接到在上位機中設定。吸氧結束后，按下界面控制鍵計費功能模塊中的“T模式”，本發明可根據吸氧累計時間自動計算出本次吸氧的總費用。
[0023]L計費模式:是指按照吸氧流量(L)計費，吸氧費用=累計吸氧流量(升，L) X單價(元/L)，單價可以根據各醫療單位收費標準將本發明連接到在上位機中設定，當然也可以把各地區收費標準存儲在集成電路(9)或單片機(10)的記憶模塊中，直接在集成電路
(9)或單片機(10)中設定。吸氧結束后，按下界面控制鍵計費功能模塊中的“L模式”，本發明可根據吸氧累計流量自動計算出本次吸氧的總費用。
[0024]本發明的優點是:
[0025]1、采用光輻射掃描技術確定浮子位置并計算對應的流量，準確度高，徹底改變了現有技術肉眼判斷浮子位置、計量誤差大的技術缺陷。以計量范圍IL?10L、錐度管高度5cm、浮子的有效移動范圍內設置20對發光二極管與光敏二極管/或光敏三極管為例，流量計量誤差不超過±2.5%，高于國家行業標準YY1107-2003規定的±4%的基本誤差技術標準。
[0026]2、采用液晶顯示屏將流量數據、吸氧時間等臨床需要的數據直觀給出，使用方便，大大減少護理工作量。
[0027]3、流量異常時自動報警功能的實現，可以大大減少患者翻身時鼻氧管或吸氧面罩的管路折壓引起通氣不暢引發的缺氧隱患，提高臨床治療的有效性和安全性。
[0028]4、吸氧費用自動計算功能的實現可以大大提高吸氧計費的準確性、公正性，減少醫患矛盾的產生；同時更方便快捷，減少護士工作量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1是本發明的整體結構外觀示意圖。
[0030]圖2是本發明內部結構示意圖。
[0031]圖3實施例一的示意圖
[0032]圖中所示:基座(I)、流量開關(2)、界面控制鍵(3)、顯示屏(4)、氧氣輸入接口
(5)、氧氣輸出接口(6)、氧氣濕化裝置(7)、外殼(8)、集成電路(9)、單片機(10)、錐度管
(11)、浮子(12)、發光二極管(13)、光敏二極管/或光敏三極管(14)、氧氣連接管路(15)、氧氣輸入孔(16)、氧氣輸出孔(17)【具體實施方式】
[0033]下面結合附圖和實施例具體地說明本發明。
[0034]實施例一:光掃描模塊的布局設計。主要技術參數:錐度管(11)高度60mm,發光二極管(13)、光敏二極管/或光敏三極管(14)呈正面相對排列，流量計算范圍IL~10L， 誤差值不超過±2.0%
[0035]本發明可以采用預先單獨生產各部件，然后采用模塊組裝方式生產，而且電子部件的組裝屬于通用技術，因此本發明實施例一僅對核心技術部分——光掃描模塊的布局設計進行詳細說明。光掃描模塊包括基座(1)、錐度管(11)、浮子(12)、發光二極管(13)、光敏二極管/或光敏三極管(14)、集成電路(9)等幾個部件。 [0036]1、米用PE材料開模具生產出長度為60mm、上端內徑6.3mm、下端內徑4.0mm錐度管(11);用不銹鋼材料制備圓球形浮子(12)，浮子(12)的直徑為3.8mm;采用銅質材料生產基座(1)，外表電鍍鉻，備用。
[0037]2、將30對發光二極管(13)、光敏二極管/或光敏三極管(14)等距離排列制成貼片式光掃描組，每一個發光二極管(13)與每一個光敏二極管/或光敏三極管(14)正面一一對應，每個發光二極管(13)或光敏二極管/或光敏三極管(14)排列的中心間距LI不超過2mm、每個發光二極管(13)與光敏二極管/或光敏三極管(14)之間的垂直間距L2為 8mm,備用。
[0038]3、將錐度管(11)密閉直立安裝在基座⑴的氧氣輸入孔(16)上方，浮子(12)位于錐度管(11)內，將30對發光二極管(13)、光敏二極管/或光敏三極管(14)貼片式光掃描組分別安裝在錐度管(11)外周，并且使浮子(12)有效移動范圍涵蓋在發光二極管(13) 的光輻射掃描范圍內，使浮子(12)的位移狀態能有效地被光輻射掃描跟蹤并獲得信號。
[0039]4、貼片式發光二極管(13)、光敏二極管/或光敏三極管(14)光掃描點與集成電路
(9)連接。
[0040]5、其它部件根據附圖2的結構示意圖，進行模塊式安裝即可。
[0041]實施例二:本發明“浮子位置-對應流量”數據模型建立
[0042]以本發明上述實施例一制備而成的產品為例，進一步說明本發明的工作方式:
[0043]1、實施例一制備而成的產品錐度管(11)高度為60mm, 30對發光二極管(13)、光敏二極管/或光敏三極管(14)光掃描點安裝在錐度管(11)外周，也就是說將最大流量計算范圍1-10L、浮子(12)有效移動范圍60mm的錐度管(11)平均分為30等份的光柵，每一對光柵的掃描間距為2mm，每一對光柵對應的流量標尺為0.2L，因此計量誤差值不超過 ±2.0%。
[0044]2、取標準流量計一套，精度I級，將本發明的氧氣輸入接口(5)與氧氣源連接、氧氣輸出接口(6)標準流量計輸入口連接；將集成電路(9)上的通訊端口與安裝有當量參數等設置軟件的上位機(PC)連接。
[0045]3、在20°C、101325Pa室內檢驗條件下，打開流量開關(2)，將標準流量計的流量分
別依次調節至lL/min、2L/min----, 10L/min,并在上位機(PC)中將不同流量值的浮子(12)
位置下輸出的光掃描信號參數進行記錄，并以此標定浮子(12)位置所對應的流量參數；然后在每IL計量范圍內以0.2L/min為計量單位再細分標定5個對應流量的浮子(12)位子， 比如將5L/min~6L/min之間的計量范圍內，分別將流量設定為5L/min、5.2L/min、5.41/min、5.6L/min、5.8L/min、6L/min,記錄和保存光掃描獲得的浮子(12)位移參數，并將根據浮子(12)位移參數與對應的流量值一一標定，計算和建立該制備產品的“浮子位置-對應流量”數據模型，并存儲在單片機中(10)或集成電路(9)中。“浮子位置-對應流量”數據模型建立后，則浮子(12)在錐度管(11)內的任何位置漂移，單片機(10)均可讀出對應的流量值，并輸出到顯示屏(4)中顯示直觀數據。
[0046]上述附圖及實施例僅用于說明本發明，對本發明的保護范圍不構成任何限制。
【權利要求】
1.一種智能的吸氧用計量儀器，主要由基座(I)、流量開關(2)、界面控制鍵(3)、顯示屏(4)、氧氣輸入接口(5)、氧氣輸出接口(6)、氧氣濕化裝置(7)、外殼(8)、集成電路(9)、單片機(10)、錐度管(11)、浮子(12)、發光二極管(13)、光敏二極管/或光敏三極管(14)、氧氣連接管路(15)、氧氣輸入孔(16)、氧氣輸出孔(17)組成,其中: 所述的基座(I)是指能將各部件直接或間接集成安裝的底座平臺，內部有供氧氣輸入或輸出的通路，流量開關(2)固定在基座(I)上； 所述的錐度管(11)固定于基座(I)的一個任意側面，錐度管(11)的小口徑一端與基座(I)的一個氧氣輸入孔密閉連通、錐度管(11)的大口徑一端直接或間接與氧氣輸出接口連通； 所述的錐度管(11)內設有浮子(12)； 所述的錐度管(11)外周至少設有10對發光二極管(13)與光敏二極管/或光敏三極管(14)構成的光掃描組合； 所述的發光二極管(13)組、光敏二極管/或光敏三極管(14)組采用導線與單片機(10)或集成電路(9)連接； 所述的單片機(10)與集成電路(9)連接； 所述的顯示屏⑷與集成電路(9)連接； 所述的氧氣輸入接口(5)的一端與基座(I)密閉周定，另一端能與供氧端口快速密閉連接； 所述的氧氣輸出接口(6) —端與基座(I)密閉固定，另一端能與一次性濕化裝置、吸氧管、吸氧面罩、霧化器產品緊密連接。
2.根據權利要求1所述的一種智能的吸氧用計量儀器，其特征在于:錐度管(11)外周至少設有10對發光二極管(13)與光敏二極管/或光敏三極管(14)構成的光掃描組合，發光二極管(13)與光敏二極管/或光敏三極管(14)在錐度管(11)外周的分布排列方式不限。
【文檔編號】A61M16/00GK203447596SQ201320328114
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年6月3日 優先權日:2013年6月3日
【發明者】陳旭良, 劉曉曼 申請人:杭州萊克思大醫療用品有限公司