呼吸機運行狀態監控裝置及其監控方法
2023-09-16 15:57:20 1
呼吸機運行狀態監控裝置及其監控方法
【專利摘要】本發明涉及一種呼吸機運行狀態監控裝置及其監控方法，監控裝置包括數據採集機構、無線數據收發機構和監控機構，數據採集機構裝配於呼吸機；數據採集機構能夠定時採集呼吸機的運行狀態信息並進行存儲，該無線數據收發機構用於數據採集機構與監控機構之間的相互識別和數據相互通信，監控機構用於識別無線數據收發機構並將數據採集機構存儲的信息存入資料庫並根據資料庫數據分析呼吸機的運行狀態。該監控方法使用上述監控裝置，實現對呼吸機的租出、運行狀態、歸還、是否需要維修、各呼吸機運行狀態的風險等級以及設備質量等因素進行實時監控，這有利於系統管理呼吸機、及時排查呼吸機隱患、延長呼吸機使用壽命。
【專利說明】呼吸機運行狀態監控裝置及其監控方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種醫療設備運行監測系統，特別是指一種呼吸機運行狀態監控裝置及其監控方法。
【背景技術】
[0002]目前大部分醫院的醫療設備，尤其是急搶救類設備長期處於超負荷狀態運行，如何保障設備安全穩定地運行就成為廣大醫技工作者所關注的問題，現有的醫療設備檢定製度只能定期採集醫療設備的靜態質控參數，而無法收集動態運行信息。
【發明內容】
[0003]本發明提供一種呼吸機運行狀態監控裝置及其監控方法，以克服現有的呼吸機管理方式存在的不能及時知曉各呼吸機的運行狀態、需要定期排查、耗時費力、所能得到的信息少，存在安全隱患的問題。
[0004]本發明採用如下技術方案:
呼吸機運行狀態監控裝置，包括數據採集機構、無線數據收發機構和監控機構，數據採集機構裝配於呼吸機。數據採集機構包括數據採集單片機、存儲單元以及電源機構；該數據採集單片機通過交叉串口線與呼吸機的第一串口單元連接，該數據採集單片機通過該第一串口單元定時採集呼吸機的運行狀態信息，存儲單元用於存儲數據採集單片機採集的信息；電源機構包括電源切換電路、直流開關電源、鋰電池以及充電模塊，該直流開關電源用於將220V交流電轉換成直流電，電源切換電路分別和鋰電池、直流開關電源連接，直流開關電源通過充電模塊為鋰電池充電；220V交流電還直接為呼吸機供電。無線數據收發機構包括依次連接的無線通信模塊、無線控制單片機、第二串口單元；該無線控制單片機控制無線通信模塊與數據採集單片機連接，接收採集到的呼吸機狀態數據，並用於控制該無線通信模塊進行數據收發；該無線通信模塊用於數據採集機構與監控機構之間的識別和數據通信；該第二串口單元通過串口線與監控機構連接。監控機構包括檢測器、監控模塊；該檢測器為串口接收檢測器，該檢測器用於檢測附近是否有無線通信模塊經過並識別該無線通信模塊，該監控模塊與上述第二串口單元連接，該監控模塊用於將上述存儲單元存儲的信息存入資料庫並根據資料庫數據分析呼吸機的運行狀態。
[0005]更為具體地:
上述直流開關電源為5V直流開關電源，上述鋰電池為5V鋰電池；該5V直流開關電源用於將220V交流電轉換成5V直流電。
[0006]上述數據採集單片機為MSP430F149單片機或者MSP 430xlxx系列單片機，上述第一串口單元為RS232串口，上述無線通信模塊為nRF24L01無線通信模塊；數據採集單片機的UART0引腳設置為串口模式經MAX3232晶片轉換為串口電平後與第一串口單元連接，數據採集單片機的UART1引腳設置為SPI通信模式與上述無線通信模塊相連。
[0007]上述無線控制單片機為STC89C52單片機或者MCS-51系列單片機，上述無線通信模塊為nRF24L01無線通信模塊；無線控制單片機的P1.0?P1.5引腳模擬SPI通信模式與無線通信模塊連接，無線控制單片機的UART引腳經MAX3232晶片轉換為串口電平後，再由PL2303接口轉換器與上述監控模塊的USB埠連接，同時由該USB埠為無線收發模塊供電。
[0008]此外，本發明還涉及一種呼吸機運行狀態監控方法，該監控方法採用上述的呼吸機運行狀態監控裝置，該監控方法包括依次進行的下述步驟:
a.租出:上述監控模塊登記租出的呼吸機的租賃信息；
b.使用:呼吸機、上述電源機構接入市電，上述數據採集機構接電運行，上述數據採集單片機首先清空上述存儲單元已存儲的信息，然後數據採集單片機在設定時間計時結束後向呼吸機發送一次查詢命令，呼吸機按照規定的格式反饋其運行狀態信息，數據採集單片機收集到呼吸機的運行狀態信息後將其與上一次的運行狀態記錄對比，若有變化則將其壓縮後存入存儲單元，如此即完成一次查詢動作；存儲單元存儲完畢後數據採集單片機重新計時，等待下一次計時結束後發送查詢指令，如此循環往復；
c.斷電:呼吸機使用完畢後斷開市電連接，上述電源機構自動切換至鋰電池為數據採集機構供電；
e.歸還:上述檢測器檢測並識別呼吸機中的無線通信模塊，該監控模塊與上述第二串口單元連接，監控模塊經無線數據收發機構向數據採集機構發送讀取數據命令，數據採集機構讀取存儲單元中的數據並經無線數據收發機構向發送給監控模塊，監控模塊將呼吸機運行記錄信息存入資料庫系統中；
f.分析、評估:監控模塊的軟體系統對資料庫中的數據信息進行統計分析，若檢測到異常數據則提醒管理人員及時進行處理，然後記錄故障處理方案及結果並存入資料庫中；然後監控模塊經統計分析尋找呼吸機運行狀態與故障率之間可能存在的關聯，藉此評估呼吸機運行狀態的風險等級。
[0009]更進一步地:
步驟b中數據採集單片機發生查詢命令的時間間隔為5分鐘，在該5分鐘內，數據採集單片機處於低功耗模式運行狀態；5分鐘計時結束後中斷響應函數會喚醒數據採集單片機，數據採集單片機即呼吸機發送一次「SNDA〈CR>」查詢命令；步驟c中系統將數據存儲完畢後切換為低功耗待機模式。
[0010]步驟e中檢測器識別呼吸機後，監控模塊根據設備租賃記錄自動判斷呼吸機即將租出還是即將歸還，並提醒管理人員記錄相關信息。
[0011]步驟e中數據採集機構的存儲單元中的數據讀取完成後，數據採集機構向監控模塊發送結束符，結束符發送完成後，數據採集機構斷電關機。
[0012]步驟f中監控模塊的軟體系統在資料庫中檢測到參數超標時，監控模塊將該呼吸機狀態標記為待修，待修狀態下的呼吸機在維修保養完畢前不允許借出使用，並提醒管理人員及時維修保養並做好記錄。
[0013]步驟f中監控模塊的軟體系統對呼吸機運行狀態信息與維修保養記錄進行統計學分析，總結運行參數變化與呼吸機診療質量之間的關聯。
[0014]由上述對本發明結構的描述可知，和現有技術相比，本發明具有如下優點:本發明的呼吸機運行狀態監控裝置及其監控方法是基於醫療設備租賃中心的設備質量控制平臺，配合醫療設備租賃管理系統定時讀取呼吸機的運行狀態信息，通過分析運行狀態信息來儘早發現呼吸機運行狀態下的安全隱患，並提醒管理人員採取相應的措施降低呼吸機的醫療風險。該監控裝置可以通過檢測器掃描nRF24L01無線模塊來登記醫療設備租賃與歸還信息。數據採集機構可以通過串口定時讀取呼吸機的運行狀態信息，然後存入存儲單元中，當呼吸機使用完畢歸還到醫療設備租賃中心時，監控機構在登記呼吸機歸還信息的同時經由nRF24L01無線通信模塊收集數據採集機構的存儲單元中保存的呼吸機運行狀態記錄，並進行基本的風險分析，超過設定的風險警戒範圍時提醒管理人員進行人工幹預。監控機構收集信息可考察急搶救類設備超負荷運行狀況，為保障設備安全穩定運行提供更好的解決方案。採集機構採集的是設備動態運行質量信息，克服了現有的醫療設備質量控制人工採集靜態輸入的缺陷。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明的呼吸機運行狀態監控裝置的結構示意圖。
[0016]圖2為本發明的呼吸機運行狀態監控方法的流程圖。
[0017]圖3為本發明的電源機構的電源切換電路圖。
【具體實施方式】
[0018]下面參照【專利附圖】
【附圖說明】本發明的【具體實施方式】。
[0019]參照圖1，呼吸機4運行狀態監控裝置，包括數據採集機構1、無線數據收發機構2和監控機構3。數據採集機構1裝配於呼吸機4。
[0020]繼續參照圖1，數據採集機構1包括MSP430F149單片機11、存儲單元12以及電源機構，MSP430F149單片機11的UART0引腳設置為串口模式經MAX3232晶片轉換為串口電平後與呼吸機4的RS232串口連接，該MSP430F149單片機11通過該RS232串口定時採集呼吸機4的運行狀態信息，MSP430F149單片機11的UART1引腳設置為SPI通信模式與下述的nRF24L01無線通信模塊21相連。上述存儲單元12用於存儲MSP430F149單片機11採集的呼吸機4運行狀態的信息數據。
[0021]繼續參照圖1、圖3，電源機構包括電源切換電路131、5V直流開關電源132、5V鋰電池133以及充電模塊，供電方向如圖1中的實習箭頭指向所示，該5V直流開關電源132用於將220V交流電轉換成5V直流電，電源切換電路131分別和鋰電池、直流開關電源連接，直流開關電源通過充電模塊為鋰電池充電。5V直流開關電源132插頭和呼吸機4電源插頭、溼化器電源插頭均接入固定在呼吸機4背面的插線板上，臨床科室的操作人員在使用呼吸機4時首先要將插線板的插頭接入市電。參照圖3，將繼電器RL1的常開端和其中一個控制端並在一起接5V直流開關電源132的電源輸出端A的正極，常閉端接5V鋰電池133的電源輸出端B的正極，再將5V直流開關電源132的電源輸出端A的負極與5V鋰電池133的電源輸出端B的負極、繼電器RL1另外一個控制端並在一起作為公共負極，然後在公共負極與繼電器的公共端之間串聯一個1000 μ F的電容C，最後將數據採集機構1的需要用電的部件的電源接口並聯在電容C兩端，該電路可以在5V直流開關電源132接入市電Α時切換至市電供電，市電斷開後迅速切換至5V鋰電池133供電，繼電器切換過程約需10?30ms響應時間，該段時間內由電容C1為連接用電接口 D的數據採集機構1和nRF24L01無線通信模塊21提供瞬時電流。電源切換電路131用於保障數據採集機構1在使用過程中不間斷供電。
[0022]繼續參照圖1，無線數據收發機構2包括依次連接的nRF24L01無線通信模塊21、STC89C52單片機22、RS232串口；該nRF24L01無線通信模塊21與MSP430F149單片機11連接，該nRF24L01無線通信模塊21用於數據採集機構1與監控機構3之間的識別和數據通信，nRF24L01無線通信模塊21與上述電源切換電路131連接，上述電源機構為nRF24L01無線通信模塊21供電。STC89C52單片機22用於控制該nRF24L01無線通信模塊21的無線信號的收發。STC89C52單片機22的P1.0?P1.5引腳模擬SPI通信模式與nRF24L01無線通信模塊21連接，STC89C52單片機22的UART引腳經MAX3232晶片轉換為串口電平後，再由PL2303接口轉換器與上述監控模塊32的USB埠連接，同時由該USB埠為無線收發模塊供電。
[0023]繼續參照圖1，上述監控機構3包括檢測器31、監控模塊32 ;該檢測器31用於檢測附近是否有nRF24L01無線通信模塊21經過並識別該nRF24L01無線通信模塊21，該監控模塊32與上述RS232串口連接，該監控模塊32用於將上述存儲單元12存儲的信息存入資料庫並根據資料庫數據分析呼吸機4的運行狀態。
[0024]繼續參照圖1，上述MSP430F149單片機11的控制軟體基於IAR EmbeddedWorkbench IDE開發環境，上述STC89C52單片機22的控制軟體基於Keil uVis1n2開發環境，兩者均採用C語言設計開發。監控模塊32的分析軟體基於visual stud1 2008開發平臺，採用c#語言設計開發，資料庫採用SQL Server 2005系統。
[0025]此外，參照圖1、圖2，本發明還涉及一種呼吸機4運行狀態監控方法，該監控方法採用上述的呼吸機4運行狀態監控裝置，該監控方法包括依次進行的下述步驟:
a.租出:上述監控模塊32登記租出的呼吸機4的租賃信息；
b.使用:呼吸機4、上述電源機構接入市電，上述數據採集機構1接電運行，上述MSP430F149單片機11首先清空上述存儲單元12已存儲的信息，然後MSP430F149單片機11在設定時間計時結束後向呼吸機4發送一次查詢命令，MSP430F149單片機11發生查詢命令的時間間隔為5分鐘，在該5分鐘內，MSP430F149單片機11處於低功耗模式運行狀態；5分鐘計時結束後中斷響應函數會喚醒MSP430F149單片機11，MSP430F149單片機11即呼吸機4發送一次「SNDA〈CR>」查詢命令，呼吸機4按照規定的格式反饋其運行狀態信息，MSP430F149單片機11收集到呼吸機4的運行狀態信息後將其與上一次的運行狀態記錄對比，若有變化則將其壓縮後存入存儲單元12，如此即完成一次查詢動作；存儲單元12存儲完畢後MSP430F149單片機11重新計時，等待下一次計時結束後發送查詢指令，如此循環往復；
c.斷電:呼吸機4使用完畢後斷開市電連接，上述電源機構自動切換至鋰電池為數據採集機構1供電；數據採集機構1將數據存儲完畢後切換為低功耗待機模式；
e.歸還:該檢測器31能夠定時掃描是否有nRF24L01無線通信模塊21經過醫療設備租賃中心門口，從而識別是否有呼吸機4進出醫療設備租賃中心，當檢測器31檢測並識別呼吸機4中的nRF24L01無線通信模塊21，監控模塊32即根據設備租賃記錄自動判斷呼吸機4即將租出還是即將歸還，並提醒管理人員記錄相關信息；然後，將與STC89C52單片機22連接的RS232串口經PL2303接口轉換器與上述監控模塊32的USB埠連接，監控模塊32經無線數據收發機構2向數據採集機構1發送讀取數據命令，數據採集機構1讀取存儲單元12中的數據並經無線數據收發機構2向發送給監控模塊32，數據採集機構1的存儲單元12中的數據讀取完成後，數據採集機構1向監控模塊32發送結束符，結束符發送完成後，數據採集機構1斷電關機；監控模塊32將呼吸機4運行記錄信息存入資料庫系統中；
f.分析、評估:監控模塊32的軟體系統對資料庫中的數據信息進行統計分析，若檢測到異常數據則提醒管理人員及時進行處理，然後記錄故障處理方案及結果並存入資料庫中；然後監控模塊32經統計分析尋找呼吸機4運行狀態與故障率之間可能存在的關聯，藉此評估呼吸機4運行狀態的風險等級。當監控模塊32的軟體系統在資料庫中檢測到參數超標時，監控模塊32將該呼吸機4狀態標記為待修，待修狀態下的呼吸機4在維修保養完畢前不允許借出使用，並提醒管理人員及時維修保養並做好記錄。監控模塊32的軟體系統還可對呼吸機4運行狀態信息與維修保養記錄進行統計學分析，總結運行參數變化與呼吸機4診療質量之間的關聯。
[0026]上述僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的設計構思並不局限於此，凡利用此構思對本發明進行非實質性的改動，均應屬於侵犯本發明保護範圍的行為。
【權利要求】
1.呼吸機運行狀態監控裝置，其特徵在於，包括數據採集機構、無線數據收發機構和監控機構，數據採集機構裝配於呼吸機； 數據採集機構包括數據採集單片機、存儲單元以及電源機構，該數據採集單片機與呼吸機的第一串口單元連接，該數據採集單片機通過該第一串口單元定時採集呼吸機的運行狀態信息，存儲單元用於存儲數據採集單片機採集的信息；電源機構包括電源切換電路、直流開關電源、鋰電池以及充電模塊，該直流開關電源用於將220V交流電轉換成直流電，電源切換電路分別和鋰電池、直流開關電源連接，直流開關電源通過充電模塊為鋰電池充電； 無線數據收發機構包括依次連接的無線通信模塊、無線控制單片機、第二串口單元；該無線控制單片機控制無線通信模塊與數據採集單片機連接，接收採集到的呼吸機狀態數據，並用於控制該無線通信模塊進行數據收發；該無線通信模塊用於數據採集機構與監控機構之間的識別和數據通信；該第二串口單元通過串口線與監控機構連接； 監控機構包括檢測器、監控模塊；該檢測器用於檢測附近是否有無線通信模塊經過並識別該無線通信模塊，該監控模塊與上述第二串口單元連接，該監控模塊用於將上述存儲單元存儲的信息存入資料庫並根據資料庫數據分析呼吸機的運行狀態。
2.如權利要求1所述的呼吸機運行狀態監控裝置，其特徵在於:所述直流開關電源為5V直流開關電源，所述鋰電池為5V鋰電池；該5V直流開關電源用於將220V交流電轉換成5V直流電。
3.如權利要求1所述的呼吸機運行狀態監控裝置，其特徵在於:所述數據採集單片機為MSP430F149單片機或者MSP 430xlxx系列單片機，所述第一串口單元為RS232串口，所述無線通信模塊為HRF24L01無線通信模塊；數據採集單片機的UARTO引腳設置為串口模式經MAX3232晶片轉換為串口電平後與第一串口單元連接，數據採集單片機的UARTl引腳設置為SPI通信模式與所述無線通信模塊相連。
4.如權利要求1所述的呼吸機運行狀態監控裝置，其特徵在於:所述無線控制單片機為STC89C52單片機或者MCS-51系列單片機，所述無線通信模塊為nRF24L01無線通信模塊；無線控制單片機的Pl.0?Pl.5引腳模擬SPI通信模式與無線通信模塊連接，無線控制單片機的UART引腳經MAX3232晶片轉換為串口電平後，再由PL2303接口轉換器與所述監控模塊的USB埠連接，同時由該USB埠為無線收發模塊供電。
5.呼吸機運行狀態監控方法，其特徵在於:該監控方法採用權利要求1至4任一所述的呼吸機運行狀態監控裝置，該監控方法包括依次進行的下述步驟: a.租出:所述監控模塊登記租出的呼吸機的租賃信息； b.使用:呼吸機、所述電源機構接入市電，所述數據採集機構接電運行，所述數據採集單片機首先清空所述存儲單元已存儲的信息，然後數據採集單片機在設定時間計時結束後向呼吸機發送一次查詢命令，呼吸機按照規定的格式反饋其運行狀態信息，數據採集單片機收集到呼吸機的運行狀態信息後將其與上一次的運行狀態記錄對比，若有變化則將其壓縮後存入存儲單元，如此即完成一次查詢動作；存儲單元存儲完畢後數據採集單片機重新計時，等待下一次計時結束後發送查詢指令，如此循環往復； c.斷電:呼吸機使用完畢後斷開市電連接，所述電源機構自動切換至鋰電池為數據採集機構供電； e.歸還:所述檢測器檢測並識別呼吸機中的無線通信模塊，該監控模塊與上述第二串口單元連接，監控模塊經無線數據收發機構向數據採集機構發送讀取數據命令，數據採集機構讀取存儲單元中的數據並經無線數據收發機構向發送給監控模塊，監控模塊將呼吸機運行記錄信息存入資料庫系統中； f.分析、評估:監控模塊的軟體系統對資料庫中的數據信息進行統計分析，若檢測到異常數據則提醒管理人員及時進行處理，然後記錄故障處理方案及結果並存入資料庫中；然後監控模塊經統計分析尋找呼吸機運行狀態與故障率之間可能存在的關聯，藉此評估呼吸機運行狀態的風險等級。
6.如權利要求5所述的呼吸機運行狀態監控方法，其特徵在於:步驟b中數據採集單片機發生查詢命令的時間間隔為5分鐘，在該5分鐘內，數據採集單片機處於低功耗模式運行狀態；5分鐘計時結束後中斷響應函數會喚醒數據採集單片機，數據採集單片機即呼吸機發送一次「SNDA〈CR>」查詢命令；步驟c中系統將數據存儲完畢後切換為低功耗待機模式。
7.如權利要求5所述的呼吸機運行狀態監控方法，其特徵在於:步驟e中檢測器識別呼吸機後，監控模塊根據設備租賃記錄自動判斷呼吸機即將租出還是即將歸還，並提醒管理人員記錄相關信息。
8.如權利要求5所述的呼吸機運行狀態監控方法，其特徵在於:步驟e中數據採集機構的存儲單元中的數據讀取完成後，數據採集機構向監控模塊發送結束符，結束符發送完成後，數據採集機構斷電關機。
9.如權利要求5所述的呼吸機運行狀態監控方法，其特徵在於:步驟f中監控模塊的軟體系統在資料庫中檢測到參數超標時，監控模塊將該呼吸機狀態標記為待修，待修狀態下的呼吸機在維修保養完畢前不允許借出使用，並提醒管理人員及時維修保養並做好記錄。
10.如權利要求5所述的呼吸機運行狀態監控方法，其特徵在於:步驟f中監控模塊的軟體系統對呼吸機運行狀態信息與維修保養記錄進行統計學分析，總結運行參數變化與呼吸機診療質量之間的關聯。
【文檔編號】G06Q10/06GK104463411SQ201410595957
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月30日 優先權日:2014年10月30日
【發明者】洪範宗, 王偉, 蘇秋玲 申請人:洪範宗