心肺復甦機按壓控制裝置及其控制方法

2023-06-23 10:56:31 1

專利名稱：心肺復甦機按壓控制裝置及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種醫療器械，尤其涉及一種心肺復甦機按壓控制裝置及其控制 方法。
背景技術：
在對心肺驟停患者的緊急搶救中，傳統的方法是人工徒手胸外心臟按壓和人 工呼吸。徒手按壓時，搶救人員按壓技術的好壞直接決定患者復甦的效果由於 按壓易疲勞、體力消耗過大，搶救人員難以將按壓頻率提高到》100次/分鐘， 且會因按壓力度不當、位置不準而發生肋骨骨折或產生氣胸、血胸等。口對口人 工呼吸雖然操作簡單，但由於施救者的心理障礙而在實際搶救中很少實施施救 者吸入患者肺中的氣體，會對施救者造成損害；而被救者吸入的氣體大部分也是 人體新陳代謝後的廢氣，無法達到理想的施救效果。
為了對患者進行施救，人們設計出了各種心肺復甦機。
中國專利公開號CN 201263780Y，
公開日2009年7月1日，發明創造的名 稱為《語音提示手動心肺復甦機》，該申請案公開了一種旨在通過可調節按壓杆 間接完成心臟按壓、通過節拍音和七彩刻度提示按壓頻率和幅度的手動心肺復甦 機。
中國專利公開號CN 201108579Y，
公開日2008年9月3日，發明創造的名 稱為《氣動心肺復甦機的控制電路》，該申請案公開了一種旨在解決現有心肺復 蘇機功能單一、操作複雜、按壓和輸氧頻率固定不變問題的控制電路，包括控制 中心、電源模塊、顯示器、按壓控制器和呼吸控制器等。
中國專利公開號CN 2822611Y，
公開日2006年10月4日，發明創造的名稱 為心肺復甦機用按壓擴胸頭，該申請案公開了一種旨在採用圓臺狀按壓頭和皮碗 狀擴胸頭以幫助患者心臟排血、肺部排氣、胸部肌肉放鬆擴胸的按壓擴胸頭。
4中國專利公開號CN 2394627Y，
公開日2000年9月6日，發明創造的名稱 為《可攜式起動心肺復甦機》，該申請案公開了一種旨在以高壓氣體為能源和工 作介質，可在野外和移動擔架上使用的心肺復甦機，包括氣動胸外心臟按壓裝置、 呼吸裝置和延時氣闠等。
以上專利文件可實現按壓和呼吸同步進行，比單獨採用其中一種搶救方式更 有效，已大大增加了搶救的成功率。但它們大多屬於機械式控制，很難把按壓頻 率提高到》100次/分鐘，更沒有提供按壓深度控制和按壓/收縮時間比1: 1控 制的軟硬體方案，不符合心肺復甦機電子化發展趨勢的要求。

發明內容
本發明的目的就在於克服現有技術存在的缺點和不足，提供一種心肺復甦機 按壓控制裝置及其控制方法。
本發明的目的是這樣實現的
本發明以高壓氣體為動力源，基於集成電路控制單元、換向電磁閥單元和按 壓單元組成按壓控制裝置，通過軟體實現心肺復甦機的按壓深度控制和按壓/收 縮時間比l: l控制。
一、心肺復甦機按壓控制裝置(簡稱控制裝置)
包括前後依次連接的集成電路控制單元、換向電磁閥單元和按壓單元； 集成電路控制單元包括微控制器、電源電路和復位電路； 電源電路與微控制器的電源端VCC相連，為其提供工作電源；復位電路與 微控制器的復位端RST相連，提供硬復位功能； 所述的微控制器採用8位或8位以上單片機；
所述的電源電路為一種常用電路，包括前後連接的第一電源模塊和第二電源 模塊；
所述的復位電路由復位按鍵、電阻和電容組成，復位按鍵和電阻串聯後又與 電容並聯。
本控制裝置的工作原理
集成電路控制單元根據按壓頻率、按壓深度和按壓/收縮時間比1: 1的控制 要求，發送按壓頻率為m次/分鐘(m為正整數)、按壓供氣時間為n秒(n為正有理數)和按壓放氣開啟時間為i秒(i為正有理數)的控制指令。換向電磁閥 單元接收集成電路控制單元的控制指令，電磁閥首先將氣路轉換至增壓位，使高 壓氣體接通至氣缸中實現按壓供氣，活塞在高壓氣體的作用下向下運動；在按壓 供氣時間n秒後，活塞到達預定按壓深度位置，電磁閥將氣路轉換至保持位，活 塞保持預定按壓深度位置不變；當按壓開始i秒後，電磁閥將氣路轉換至卸荷位， 使氣缸接通大氣，實現按壓放氣。換向電磁閥單元接收集成電路的控制指令，完 成n秒按壓供氣，當按壓開始i秒後實現按壓放氣。活塞在高壓氣體和n秒按壓 供氣時間的作用下向下運動到所需按壓深度處，在i秒後由復位彈簧復位。
二、心肺復甦機按壓控制方法(簡稱控制方法)
本控制方法包括下列步驟
① 根據按壓深度和按壓供氣時間之間的關係，確定按壓深度x毫米所對應的 按壓供氣時間n秒，n為正有理數；根據按壓頻率，確定一個按壓/收縮工作循 環的時間2i秒，i為正有理數；
② 集成電路控制單元發送按壓供氣時間為n秒的指令；
③ 換向電磁閥單元接收集成電路控制單元的控制指令，完成n秒按壓供氣；
④ 按壓單元的活塞在高壓氣體的作用下向下運動到所需按壓深度處；
⑤ 當按壓開始i秒後，集成電路控制單元發送按壓放氣指令；
⑥ 換向電磁閥單元接收集成電路控制單元的控制指令，實現按壓放氣；
⑦ 活塞在復位彈簧的作用下返回按壓初始位置。
⑧ 當按壓開始2i秒後，進入下一個工作循環。
由於本發明具備電子化和數位化控制功能，與現有技術相比，具有下列優點 和積極效果
1、 通過改變按壓供氣時間，實現心肺復甦機的按壓深度控制；
2、 通過軟體實現按壓/收縮時間比l:l的控制；
3、 功能可拓展性強，可面向用戶需求實現個性化訂製。


圖1為本控制裝置的結構示意圖2為集成電路控制單元的結構方框6圖3為集成電路控制單元的電路原理圖； 圖4為集成電路控制單元的控制流程圖。 其中
IO—集成電路控制單元，
11— 微控制器；
12— 電源電路，12. l—第一電源模塊，12.2—第二電源模塊；
13— 復位電路，A—復位按鈕，R—電阻，C一電容。 20—換向電磁閥單元，
21—電磁閥，
A—大氣接口， B—高壓氣體接口， C一輸出接口， D—控制接口； E—氣塞堵住。 30—按壓單元，
31—氣缸，32—活塞，33—長杆，34—按壓頭，35—復位彈簧； F—大氣通口。
具體實施例方式
下面結合附圖及實施例對本發明進一步說明。 一、控制裝置的結構
1、 總體
如圖1，本發明包括前後依次連接的集成電路控制單元10、換向電磁閥單元 20和按壓單元30。
2、 功能塊
(1)集成電路控制單元io
如圖2、 3，集成電路控制單元10包括微控制器11、電源電路12和復位電 路13;
電源電路12與微控制器11的電源端VCC相連，為其提供工作電源；復位 電路13與微控制器11的復位端RST相連，提供硬復位功能。
①所述的微控制器11採用8位或8位以上單片機，如AT89C2051; 其軟體是根據按壓頻率、按壓深度和按壓/收縮時間比l: l的控制要求，計算出按壓供氣時間n秒(n為正有理數)和按壓/收縮時間2i秒(i為正有理 數)。當按壓開始時，向換向電磁閥單元發送將氣路轉換至增壓位的控制指令； 在按壓開始n秒後，向換向電磁閥單元發送將氣路轉換至保持位的控制指令；當 按壓開始i秒後，向換向電磁閥單元發送將氣路轉換至卸荷位的控制指令；當按 壓開始2i秒後，向換向電磁閥單元發送將氣路轉換至增壓位的控制指令，初始 時間再次置零。依次循環工作。
② 所述的電源電路12為一種常用電路，包括前後連接的第一電源模塊12. 1 和第二電源模塊12. 2，第一個電源模塊12. 1將220V交流電源轉換為24V直流 穩壓電源；第二電源模塊12. 2將第一電源模塊12. 1輸出的24V直流穩壓電源轉 換為5V直流穩壓隔離電源，用於微控制器11和其他支持電路。
③ 所述的復位電路13由復位按鍵A、電阻R、電容C組成，復位按鍵A和電 阻R串聯後又與電容C並聯。
其工作原理是當復位按鍵A按下時，復位電路13接通，為微控制器11 復位端RST提供復位高電平，控制微控制器11實現硬復位。 (2)換向電磁閥單元20
如圖1，換向電磁閥單元20主要由電磁閥21和外圍管路構成。 電磁閥21選用三位五通閥或三位四通閥。
電磁閥21設置有大氣接口 A、高壓氣體接口B、輸出接口C和控制接口D; 大氣接口A和高壓接口B分別接大氣和高壓氣體，輸出接口C接氣缸31的 進氣口E，控制接口D與集成電路控制單元的控制端連接。 其工作原理是-
換向電磁閥單元20的控制接口 D接收集成電路控制單元10的控制指令，電 磁閥21首先將氣路轉換至增壓位，使高壓氣體接口 B和輸出接口 C接通，高壓 氣體輸入氣缸31中實現按壓供氣，活塞32在高壓氣體的作用下向下運動；在按 壓供氣時間n秒後，活塞32到達預定按壓深度位置，換向電磁閥單元20的控制 接口 D接收集成電路控制單元10的控制指令，將氣路轉換至保持位，活塞32 保持預定按壓深度位置不變；當按壓開始i秒後，換向電磁閥單元20的控制接 口 D接收集成電路控制單元10的控制指令，將氣路轉換至卸荷位，使氣缸31 接通大氣，實現按壓放氣。
8(3)按壓單元30
如圖l，按壓單元30是一種常用的按壓單元，包括氣缸31、活塞32、長杆 33、按壓頭34和復位彈簧35;
在氣缸31內設置有活塞32,活塞32、長杆33和按壓頭34前後依次連接； 在氣缸31內，在活塞32的下面設置有復位彈簧35; 在氣缸31的頂部和底部分別設置有進氣口 E和大氣通口 F。 其工作原理是-
由於氣缸31是單作用氣缸，回程時不需要通入高壓氣體，而是利用復位彈 簧35恢復，所以在氣缸31的底部設置有大氣通口F，不用接氣管而是直接通向 大氣。
二、控制方法
如圖4所示，為了實現x毫米的按壓深度和按壓/收縮l: l控制，集成電路控 制單元的工作流程包括下列步驟
① 開始a;
② 計算按壓深度x毫米所對應的按壓供氣時間n秒和按壓頻率所對應的按壓/ 收縮時間2i秒b;
③ 發送按壓供氣指令c;
④ 是否達到n秒d 是則跳轉步驟⑤，否則跳轉步驟③；
⑤ 發送按壓保持指令e，以使活塞停留在x毫米位置；
⑥ 按壓開始後是否達到i秒f 是則跳轉到步驟⑦，否則跳轉到⑤；
⑦ 發送按壓放氣指令g，以控制活塞在復位彈簧的作用下自動復位；
⑧ 從按壓開始後計時，是否達到2i秒h 是則說明一個按壓循環結束，進 入下一個工作循環，否則跳轉到步驟⑦。
權利要求
1、一種心肺復甦機按壓控制裝置，包括換向電磁閥單元(20)和按壓單元(30)；其特徵在於設置有集成電路控制單元(10)；集成電路控制單元(10)、換向電磁閥單元(20)和按壓單元(30)前後依次連接；集成電路控制單元(10)包括微控制器(11)、電源電路(12)和復位電路(13)；電源電路(12)與微控制器(11)的電源端VCC相連；復位電路(13)與微控制器(11)的復位端RST相連；所述的微控制器(11)採用8位或8位以上單片機；所述的電源電路(12)包括前後連接的第一電源模塊(12.1)和第二電源模塊(12.2)；所述的復位電路(13)由復位按鍵(A)、電阻(R)和電容(C)組成，復位按鍵(A)和電阻(R)串聯後又與電容(C)並聯。
2、 按權利要求1所述的一種心肺復甦機按壓控制裝置，其特徵在於 換向電磁閥單元(20)由電磁閥(21)和外圍管路構成；電磁閥(21)選用三位五通閥或三位四通閥；電磁閥(21)設置有大氣接口 (A)、高壓氣體接口 (B)、輸出接口 (C)和 控制接口 (D);大氣接口 (A)和高壓接口 (B)分別接大氣和高壓氣體，輸出接口 (C)接 氣缸(31)的進氣口 (E)，控制接口 (D)與集成電路控制單元(10)的控制端 連接。
3、 按權利要求1所述的一種心肺復甦機按壓控制裝置，其特徵在於 按壓單元(30)是一種常用的按壓單元，包括氣缸(31)、活塞(32)、長杆(33)、按壓頭(34)和復位彈簧(35);在氣缸(31)內設置有活塞(32)，活塞(32)、長杆(33)和按壓頭(34)前後依次連接；在氣缸(31)內，在活塞(32)的下面設置有復位彈簧(35); 在氣缸(31)的頂部和底部分別設置有進氣口 (E)和大氣通口 (F)。
4、 按權利要求1所述的一種心肺復甦機按壓控制裝置的控制方法，其特徵 在於包括下列步驟① 根據按壓深度和按壓供氣時間之間的關係，確定按壓深度x毫米所對應的 按壓供氣時間n秒，n為正有理數；根據按壓頻率，確定一個按壓/收縮工作循 環時間2i秒，i為正有理數；② 集成電路控制單元發送按壓供氣時間為n秒的指令；③ 換向電磁閥單元接收集成電路控制單元的控制指令，完成n秒按壓供氣；④ 活塞在高壓氣體的作用下向下運動到所需按壓深度處；⑤ 當按壓開始i秒後，集成電路控制單元發送按壓放氣指令；⑥ 換向電磁閩單元接收集成電路控制單元的控制指令，實現按壓放氣； 活塞在復位彈簧的作用下返回按壓初始位置。
5、 按權利要求4所述的控制方法，其特徵在於集成電路控制單元的工作流 程包括下列步驟① 開始(a);② 計算按壓深度x毫米所對應的按壓供氣時間n秒和按壓頻率所對應的按壓/收縮時間2i秒(b);③ 發送按壓供氣指令(C);④ 是否達到n秒(d) 是則跳轉步驟⑤，否則跳轉步驟③；⑤ 發送按壓保持指令(e)，以使活塞停留在x毫米位置；⑥ 按壓開始後是否達到i秒(f) 是則跳轉到步驟⑦，否則跳轉到⑤；⑦ 發送按壓放氣指令(g)，以控制活塞在復位彈簧的作用下自動復位；⑧ 從按壓開始後計時，是否達到2i秒(h) 是則說明一個按壓循環結束，進入下一個工作循環，否則跳轉到步驟⑦。
全文摘要
本發明公開了一種心肺復甦機按壓控制裝置及其控制方法，涉及一種醫療器械。本裝置的結構是集成電路控制單元、換向電磁閥單元和按壓單元前後依次連接。所述的集成電路控制單元包括微控制器、電源電路和復位電路。本方法主要是根據按壓深度和按壓供氣時間之間的關係，確定按壓深度x毫米所對應的按壓供氣時間n秒；根據按壓頻率，確定一個按壓/收縮工作循環時間2i秒；換向電磁閥單元完成n秒按壓供氣；活塞向下運動到所需按壓深度處；當按壓開始i秒後，換向電磁閥單元實現按壓放氣；活塞在復位彈簧的作用下返回按壓初始位置。由於本發明具備電子化和數位化控制功能，可拓展性強，可面向用戶需求實現個性化訂製。
文檔編號A61H31/00GK101642408SQ200910063699
公開日2010年2月10日 申請日期2009年8月26日 優先權日2009年8月26日
發明者劉錄平 申請人:劉錄平