移動式數控液壓體外心臟按壓機的製作方法

2023-06-13 13:55:11

專利名稱：移動式數控液壓體外心臟按壓機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種醫療器械，用於心跳驟停病人的搶救。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是本機是採用微處理器(MCU)控制、利用液壓傳動原理的機電一體化產品；一個油泵拖三個單活塞杆液壓缸；在機身下面裝一萬向輪液壓缸(萬向缸)，其活塞杆連接萬向輪車架(萬向架)，便於機器移動和按壓頭中心定位；在機身的一側裝一按壓架升降液壓缸(動架缸)，其活塞杆與按壓架相連，用於按壓頭高度定位；按壓液壓缸(按壓缸)裝在按壓架橫杆的一端，按壓頭連接在按壓缸的活塞杆上；機身上面裝有控制顯示面板，MCU按預設程序，根據控制顯示面板的按鍵和傳感器信號發出指令驅動繼電器和電磁換向閥工作，進而控制電動機和液壓系統的開停、萬向輪的升降、按壓頭的高度、按壓頻率、按壓時比、按壓深度；調速閥可調節按壓頭下壓速度；溢流閥可控制按壓頭最大按壓力；在按壓過程中可對參數進行調節；按壓頻率、按壓時比在顯示屏上實時顯示。
本移動式數控液壓體外心臟按壓機主要由液壓系統、定位系統、按壓系統、控制系統和顯示系統構成。
液壓系統由一組動力元件、三組執行元件(單活塞杆液壓缸)及相應的控制元件和輔助元件等組成，電動機帶動油泵，3個三位四通O型電磁換向閥通過液壓集成塊接口分別與萬向缸、動架缸、按壓缸的上下腔相連，MCU發出指令控制電磁換向閥線圈的供電狀態進而控制相應液壓缸活塞的運動，當萬向缸電磁換向閥(萬向閥)YA1通電時，萬向缸下腔進油，使萬向輪上升，當萬向閥YA2通電時，萬向缸上腔進油，使萬向輪下降；當動架缸電磁換向閥(動架閥)YA3通電時，動架缸下腔進油，按壓架升高，當動架閥YA4通電時，動架缸上腔進油，按壓架下降；當按壓缸電磁換向閥(按壓閥)YA5通電時，按壓缸上腔進油，按壓頭下壓，當按壓閥YA6通電時，按壓缸下腔進油，按壓頭向上回復。調速閥通過調節進入按壓缸上腔的油液流量，進而達到調節按壓頭下壓速度的效果；按壓頭下壓速度等於流量除以按壓缸上腔活塞面積，可根據流量計算得出。按壓頭的按壓力由負載即胸壁回彈力決定，溢流閥則可控制按壓頭的最大按壓力實現過載保護；由於壓力損失和回油背壓，壓力表顯示的壓力與活塞面積的乘積不等於按壓頭對胸壁的按壓力，壓力表讀數所對應的按壓頭對胸壁的按壓力可通過實測得到。流量所對應的按壓頭下壓速度及壓力表所對應的按壓力標在閥的旋鈕邊。
定位系統由萬向架和按壓架連接在相應液壓缸的活塞杆上構成。萬向架連接在機身下面的萬向缸活塞杆上，4個萬向輪裝在萬向架的4個角上，當萬向閥YA2通電時，萬向缸上腔進油，活塞下移，帶動萬向架下降，萬向輪著地後，機身上升機腳離地，由於液控單向閥的支承作用，YA2斷電閥芯回到中位後，機腳仍保持長時間離地，推動機身可以使之自由移動，能方便地將按壓頭移到病人胸骨前方適當的位置；當萬向閥YA1通電時，萬向缸下腔進油，活塞上移，帶動萬向架上移，機身下降，機腳落地，機器按壓時不會發生晃動。按壓架連接在安裝於機身一側的動架缸的活塞杆上，按壓架由活塞杆套、橫杆、滑杆、滑套、加固連杆等構成，緊固螺帽將活塞杆套固定在動架缸活塞杆的上端，橫杆連在活塞杆套上，橫杆的一端伸出與按壓缸相連，另一端與滑杆相連，滑杆套在滑套裡，滑套裝在機身動架缸對側，加固杆將橫杆與活塞杆套、滑杆相連，當動架閥YA3通電時，動架缸下腔進油，活塞上升，帶動按壓架上升到設定的高度，紅外位置傳感器SQ3使MCU發出指令，YA3斷電閥芯回到中位，活塞停止移動；當動架閥YA4通電時，動架缸上腔進油，活塞下降，帶動按壓架下降，當按壓頭觸及胸壁後，傳感器SQ4使MCU發出指令，YA4斷電，閥芯迅速復位，活塞停止移動，由於液控單向閥的支承作用，活塞及與之相連的按壓架能長時間保持在該高度而完成按壓頭的精確定位。
按壓系統由按壓頭連接在按壓缸的活塞杆上構成，按壓缸連在按壓架一端伸出的橫杆上。當按壓閥YA5通電時，按壓缸上腔進油，活塞下降，帶動按壓頭下降，到達設定的按壓深度時，紅外位置傳感器SQ6使MCU發出指令讓閥芯復位，活塞停止移動；當按壓閥YA6通電時，按壓缸下腔進油，活塞上升，帶動按壓頭復位，復位完成時，紅外位置傳感器SQ5使MCU發出指令讓閥芯復位，活塞停止移動；由於活塞杆的存在，按壓頭具有急速復位的特徵。
控制系統MCU按預設程序，根據控制顯示面板的按鍵和傳感器信號發出指令控制繼電器和電磁換向閥工作，進而控制電動機的開停、液壓系統的運作、萬向輪的升降、按壓頭的高度、按壓頻率、按壓時比、按壓深度。在控制顯示面板上共裝有13個按鍵，分別是開機鍵、關機鍵、萬向輪上升鍵、萬向輪放下鍵、按壓架升高鍵、按壓架升降停止鍵、按壓架下降鍵、按壓程序開啟鍵、按壓程序停止鍵、頻率上調鍵、頻率下調鍵、按壓時比上調鍵、按壓時比下調鍵。位置傳感器有7個，SQ1、SQ2、SQ3、SQ5、SQ6為紅外位置傳感器，SQ4、SQ7為機械行程開關，SQ1、SQ2用於感知萬向輪與機腳的相對位置，當SQ1感知到機腳落地後，促使YA1斷電，YA4通電，SQ2感知到萬向輪落地後使YA2斷電，SQ1、SQ2裝在機腳內側面，共用擋塊裝在萬向架上；SQ3感知到按壓架達高度上限時，促使YA3斷電，SQ3裝在按壓架滑套邊上，從滑杆上引出一擋塊導杆，SQ3擋塊夾在擋塊導杆上，可滑動；SQ4感知到按壓頭觸及胸壁時，促使YA4斷電並開啟按壓程序，SQ4裝在一細空心硬管的下端，其彈簧觸頭從管的下口露出，導線從管心穿過，在按壓頭上鑽一空心硬管能自由通過的孔，按壓頭上面沿孔周裝一管套，比空心硬管稍短，管套上端裝一行程開關擋塊，擋塊隨按壓頭上下移動，靜態時位於SQ5的上方，平SQ5時，對應按壓頭下面平SQ4觸頭的最低點，此點為深度標尺0mm位，擋塊能被SQ5、SQ6、SQ7感知，管套外套一套環，套環固定在按壓缸的側面，以利空心硬管滑行並阻止按壓頭轉動，空心硬管上端固定於按壓缸的側面，使空心硬管的下端與起始位置的按壓頭下面相平，讓SQ4的觸頭露在按壓頭的下面，這樣SQ4與按壓缸的位置相對固定；SQ5感知到按壓頭回復到位時，促使YA6斷電，SQ5固定在按壓缸側面深度標尺的0mm處；SQ7比SQ6低5mm，兩者連在一起，組成一滑塊，裝在按壓缸側面的滑槽裡，滑塊上有一手柄，按住手柄可使滑塊上下滑動，放開手柄，滑塊彈簧使之以合適的深度固定在滑槽裡，SQ6、SQ7感知到心臟按壓深度到位時，促使YA5斷電，SQ7在SQ6失靈時起雙保險作用。按鍵輸入信號經MCU根據預設程序處理後發出相應的輸出控制指令按開機鍵，機器開啟，電動機起動，YA3通電；按關機鍵，斷電關機；按萬向輪上升鍵，YA1通電；按萬向輪放下鍵，YA2通電；按按壓架升高鍵，YA3通電；按按壓架下降鍵，YA4通電，按按壓架升降停止鍵，YA3、YA4斷電；按按壓程序開啟鍵，開啟按壓程序，YA5通電，按壓缸上腔進油，活塞下移，按壓頭連同管套隨之下移，行程開關擋塊從起始位置出發越過SQ5的0mm點，SQ4觸頭縮到按壓頭管孔內，胸壁開始被下壓，當擋塊被SQ6感知時，YA5斷電，活塞停止移動，按壓達到合適深度，此時SQ4位於管套內，隨後YA6通電，按壓缸下腔進油，活塞上移，胸壁回彈，當擋塊被SQ5感知時，YA6斷電，活塞停止移動，胸壁完全復位，此時，SQ4觸頭仍藏在按壓頭管孔內，隨後，YA5又通電，活塞又下移，如此周而復始，以默認的頻率、按壓時比進行自動體外心臟按壓；按按壓程序停止鍵，YA5斷電，YA6通電，活塞上移，行程開關擋塊越過SQ5的0mm點，繼續上移到起始位置，YA6斷電，結束按壓程序，此時SQ4的觸頭又露在按壓頭的下面；按頻率上調鍵、頻率下調鍵、按壓時比上調鍵、按壓時比下調鍵，使相應的頻率、按壓時比變動1個單位，如按住則連續變動，直至上下限，中途鬆開則停在此刻的相應參數上；頻率f單位次/分，默認設置80，上限120，下限60；按壓時比α單位％，默認設置50，上限60，下限40；按壓時比α是指下壓周期佔整個周期的時間百分比，設總周期T，下壓周期T1，回復周期T2，按壓時比α＝T1/T，T1自YA5通電按壓頭下壓始，含按壓深度到位後的停留時段，直至YA6通電瞬間，T2自YA6通電按壓頭上回始，含按壓頭回復到0位後的停留時段，直至下一周期YA5通電瞬間。
顯示系統在控制顯示面板的顯示屏上，按壓頻率(三位數)、按壓時比(二位數)實時顯示；電動機狀態、所執行按壓程序的階段以指示燈顯示。
本發明的有益效果主要體現在以下幾方面一是電子數控，操作簡單，靈活快捷，待機態操作時人工按開機鍵，推動機器使按壓頭定位合適，按萬向輪上升鍵，機器就按預設程序迅捷進入工作態進行自動體外心臟按壓，不會耽擱對病人的搶救；二是顯示直觀，在按壓過程中可對參數進行調節，按控制顯示面板上的箭頭按鍵能方便地調節按壓的頻率、按壓時比，旋轉按鈕調節按壓強度、按壓頭下壓速度，滑動紅外位置傳感器SQ6可調節按壓深度，達到最佳的按壓效果；三是與人工按壓相比具有療效確切、穩定持久的優點；四是液壓傳動，按壓頭下壓勻速、平穩，沒有衝擊性，不易發生肋骨骨折等併發症；五是按壓頭小巧，在病人的胸前所佔空間小，有利於其它搶救工作的展開；六是能讓醫生騰出手來，採取進一步的搶救措施，以利提高復甦的成功率；七是搶救烈性傳染病人時，降低了醫務人員被傳染的機率。


下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
圖1是本移動式數控液壓體外心臟按壓機的概況示意圖。
圖2是部分傳感器位置分布圖。
圖3是控制顯示面板示意圖。
圖4是液壓油路圖。
圖5是交流電路及直流控制電路流程示意圖。
圖中1.機身，2.機腳，3.萬向缸，4.萬向缸活塞，5.萬向缸活塞杆，6.萬向架，7.萬向輪，8.油管，9.油管，11.油管，12.油管，13.軟性油管，14.油管，15.油管，16.軟性油管，17.動架缸，18.動架缸活塞，19.動架缸活塞杆，21.按壓架，22.活塞杆套，23.緊固螺帽，24.橫杆，25.滑杆，26.滑套，27.擋塊導杆，28.加固連杆，29.按壓缸，31.按壓缸活塞，32.按壓缸活塞杆，33.按壓頭，34.空心硬管，35.管套，36.套環，37.按壓頭管孔，38.液壓集成塊，39.溢流閥旋鈕，41.調速閥旋鈕，42.壓力表，43.流量表，44.控制顯示面板，45.油箱排油閥，46.擋塊，47.擋塊，48.擋塊，49.滑槽，51.滑塊，52.深度標尺，53.萬向閥，54.動架閥，55.按壓閥，56.油箱，57.過濾器，58.油泵，59.單向閥，61.溢流閥，62.調速閥，63.液控單向閥，64.液控單向閥，65.控制油路，66.控制油路，67.直流用電元件，68.電機指示燈，63.按壓程序執行指示燈，70.按壓程序靜息指示燈，71.按壓頭下壓指示燈，72.按壓頭回復指示燈，73.開機鍵，74.關機鍵，75.萬向輪上升鍵，76.萬向輪放下鍵，77.按壓架升高鍵，78.按壓架升降停止鍵，79.按壓架下降鍵，80.按壓程序開啟鍵，81.按壓程序停止鍵，82.頻率上調鍵，83.頻率下調鍵，84.按壓時比上調鍵，85.按壓時比下調鍵，86.顯示屏，SQ1.紅外位置傳感器，SQ2.紅外位置傳感器，SQ3.紅外位置傳感器，SQ4.機械行程開關，SQ5.紅外位置傳感器，SQ6.紅外位置傳感器，SQ7.機械行程開關，M.電動機，YA1.萬向閥線圈，YA2.萬向閥線圈，YA3.動架閥線圈，YA4.動架閥線圈，YA5.按壓閥線圈，YA6.按壓閥線圈，KM.繼電器，～220V.單相交流電源，Fu1.熔斷器，Fu2.熔斷器，Ui.直流穩壓電源輸入電壓，DC Power.直流穩壓電源，Uo.直流穩壓電源輸出電壓，+.直流陽極，-.直流陰極，Keyboard.控制面板按鍵，Sensors.傳感器組，MCU.微處理器，OUT.控制輸出接口，Display.顯示系統。
在待機態要投入使用時，人工操作3個步驟首先按開機鍵(73)，微處理器(MCU)使電動機(M)啟動，帶動油泵(58)運轉，動架閥(54)線圈(YA3)由於傳感器(SQ3)的作用不得電，3個電磁換向閥閥芯都處於中位，油液經溢流閥(61)回油箱(56)；隨即推動機器，使按壓頭(33)位於病人胸前合適的位置；然後按萬向輪上升鍵(75)，微處理器(MCU)使萬向閥(53)線圈(YA1)得電，閥芯移動，油液經萬向閥(53)、油管(8)進入萬向缸(3)的下腔，萬向缸(3)上腔油液因為液控單向閥(63)的阻擋不能回流，活塞(4)暫時不能移動，控制油路(65)油壓升高，液控單向閥(63)導通，萬向缸(3)上腔油液經油管(9)、液控單向閥(63)、萬向閥(53)回油箱(56)，活塞(4)上移，帶動萬向架(6)、萬向輪(7)上升，機身(1)下降，機腳(2)落地，當傳感器(SQ1)感知到擋塊(46)時，微處理器(MCU)使萬向閥(53)線圈(YA1)失電，閥芯回到中位，活塞(4)、萬向架(6)、萬向輪(7)停止移動，同時微處理器(MCU)使動架閥(54)線圈(YA4)得電，閥芯移動，油液經動架閥(54)、液控單向閥(64)、油管(12)進入動架缸(17)上腔，回油從動架缸(17)下腔經油管(11)、動架閥(54)到油箱(56)，活塞(18)下移，帶動按壓架(21)和按壓缸(29)、按壓頭(33)下降，當按壓頭(33)觸及胸壁時被傳感器(SQ4)感知，微處理器(MCU)使動架閥(54)線圈(YA4)失電，閥芯回到中位，活塞(18)停止移動，按壓架(21)、按壓缸(29)停住，同時微處理器(MCU)開啟按壓程序，機器就按默認的頻率和按壓時比進行自動體外心臟按壓。在按壓過程中，傳感器(SQ4)觸頭始終在按壓頭管孔(37)或管套(35)內。如果先推動機器使按壓頭(33)定位，再按開機鍵(73)和萬向輪上升鍵(75)，可能因電動機(M)起動佔時影響而略為延遲搶救。按壓時胸壁彈力上推按壓架(21)，拉動動架缸活塞(18)有上移傾向，由於液控單向閥(64)阻止了油液經動架閥(54)的洩漏，保證了按壓架(21)及與之相連的按壓缸(29)不移位。
在按壓過程中如要對按壓頻率、按壓時比進行調整，按頻率上調鍵(82)，頻率下調鍵(83)，按壓時比上調鍵(84)，按壓時比下調鍵(85)即可；如要對按壓深度進行調節，滑動滑塊(51)使傳感器(SQ5)平對深度標尺(52)的相應刻度；按壓強度可用溢流閥(61)的旋鈕(39)調節；按壓頭下壓速度可用調速閥(62)的旋鈕(41)調節。
如按壓缸(29)的位置不夠高，可下滑擋塊(47)，按按壓架升高鍵(77)，微處理器(MCU)使動架閥線圈(YA3)得電，其後續過程與開機時的線圈(YA3)得電是一樣的，按壓架(21)到新的設定高度時自動停止移動。如按壓缸(29)位置太高，按壓頭(33)在病人胸前定位不便時，可按按壓架下降鍵(79)，微處理器(MCU)使動架閥(54)線圈(YA4)得電，閥芯移位，動架缸(17)上腔進油，動架缸活塞(18)下移，使按壓架(21)下降一定距離後，按按壓架升降停止鍵(78)，微處理器(MCU)使動架閥(54)線圈(YA4)失電，閥芯回到中位，按壓架(21)停止移動，將按壓頭(33)位置對好，然後按萬向輪上升鍵(75)。
按壓結束，按按壓程序停止鍵(81)，按壓頭(33)回到起始位置後，按按壓架升高鍵(77)，按壓架(21)上升，按壓頭(33)離開病人胸壁，按壓架(21)到設定高度時自動停止移動；按萬向輪放下鍵(76)，萬向輪(7)落地、機腳(2)離地後，推開機器；按關機鍵(74)，機器又進入待機態。
如在按壓架(21)上升過程中，按按壓架升降停止鍵(78)，微處理器(MCU)使動架閥(54)線圈(YA3)失電，閥芯回到中位，活塞(18)停止移動，按壓架(21)停住，關機後重新按開機鍵(73)時，微處理器(MCU)在開啟電動機(M)的同時會使動架閥(54)線圈(YA3)得電，按壓架(21)自動升高到設定的高度。
如在機腳(2)著地狀態下要使用時，必須先按開機鍵(73)，再按萬向輪放下鍵(76)，萬向輪(7)落地後立即推動機器，使按壓頭(33)定到合適位置，最後按萬向輪上升鍵(75)，機器按預設程序進行運作。
電動機(M)運轉時電機指示燈(68)亮；按壓程序執行時，按壓程序執行指示燈(69)亮，按壓程序啟動前和停止後，按壓程序靜息指示燈(70)亮；下壓周期T1，按壓頭下壓指示燈(71)亮；回復周期T2，按壓頭回復指示燈(72)亮。
權利要求
1.一種體外心臟按壓機，其特徵是液壓傳動、移動式、數控數顯。
2.根據權利要求1所述的體外心臟按壓機，其特徵是採用液壓傳動原理，液壓系統用1個油泵拖動3個單活塞杆液壓缸，機身下面裝萬向輪液壓缸，機身一側裝按壓架液壓缸，按壓液壓缸裝在按壓架橫杆上，3個液壓缸油液流向受各自的電磁換向閥控制。
3.根據權利要求2所述的萬向輪液壓缸，其特徵是裝在機身下面，活塞杆與萬向輪車架相連，液壓缸上腔進油活塞下移，帶動萬向輪伸出著地，機腳離地，機器能被自由推動，液壓缸下腔進油活塞上移，帶動萬向輪上升，機腳著地，機身穩定。
4.根據權利要求2所述的按壓架液壓缸，其特徵是裝在機身一側，活塞杆與按壓架相連，液壓缸下腔進油活塞上移，帶動按壓架升高，液壓缸上腔進油活塞下移，帶動按壓架下降。
5.根據權利要求2所述的按壓液壓缸，其特徵是活塞杆與按壓頭相連，液壓缸上腔進油活塞下移，帶動按壓頭下移，液壓缸下腔進油活塞上移，帶動按壓頭上移。
6.根據權利要求1所述的體外心臟按壓機，其特徵是採用電子數控數顯技術，MCU按預設程序根據控制顯示面板的按鍵和傳感器的輸入信號發出指令控制電動機和電磁換向閥的工作，按壓程序默認頻率80次/分，按壓時比50％，按壓過程中可對參數進行調節。
7.根據權利要求6所述的控制顯示面板，其特徵是13個輸入按鍵，開機鍵、關機鍵、萬向輪上升鍵、萬向輪放下鍵、按壓架升高鍵、按壓架升降停止鍵、按壓架下降鍵、按壓程序開啟鍵、按壓程序停止鍵、頻率上調鍵、頻率下調鍵、按壓時比上調鍵、按壓時比下調鍵。
8.根據權利要求6所述的傳感器，其特徵是7個位置傳感器，SQ1、SQ2、SQ3、SQ5、SQ6為紅外傳感器，SQ4、SQ7為機械行程開關，SQ3擋塊位置可調，SQ4與按壓液壓缸相對位置固定，靜態時其觸頭露在按壓頭下面，SQ5固定在按壓液壓缸側面的深度標尺0mm處，對應按壓頭下面平SQ4觸頭的最低點，SQ7比SQ6低5mm，兩者組成一滑塊裝在按壓液壓缸側面的滑槽裡，位置可調，SQ5、SQ6、SQ7共同感知一個行程開關擋塊，該擋塊與按壓頭相連，靜態時位於SQ5上方，當其與SQ5相平時，SQ4的觸頭滑到按壓頭管孔內。
9.根據權利要求6所述的電子數控數顯技術，其特徵是按壓頻率(三位數)、按壓時比(二位數)在顯示屏上實時顯示，並以指示燈進一步顯示按壓所處的狀態。
全文摘要
一種移動式數控數顯液壓傳動體外心臟按壓機。一個油泵拖三個單活塞杆液壓缸，各自的活塞杆分別與萬向輪、按壓架及按壓頭相連。MCU按預設程序，根據控制顯示面板的按鍵和位置傳感器信號發出指令驅動電動機和電磁換向閥工作，進而控制液壓系統的開停，萬向輪的升降、按壓頭高度、按壓頻率、按壓時比、按壓深度；調速閥調節按壓頭下壓速度；溢流閥控制按壓強度。使用前機器處於待機態，使用時，操作人員首先按開機鍵，隨即推動機器使按壓頭適當定位，然後按萬向輪上升鍵，機器就按預設程序迅捷進入工作態，以默認頻率、按壓時比、深度、下壓速度和強度進行自動體外心臟按壓。按壓過程中可對參數進行調節。
文檔編號A61H31/00GK1468592SQ0314312
公開日2004年1月21日 申請日期2003年6月11日 優先權日2003年6月11日
發明者毛寶倫, 楊最素, 諸華豐 申請人:毛寶倫