具有過壓保護和濾波集成電路的電磁吸附排痰系統的製作方法

2023-06-15 08:05:36 2

專利名稱：具有過壓保護和濾波集成電路的電磁吸附排痰系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有過壓保護和濾波集成電路的電磁吸附排痰系統。
背景技術：
胸部物理療法具有很長的臨床應用史，非常有效，是各國改善呼吸道粘液清理功能的標準醫學方法之一。胸部物理療法的種類包括:人工叩背排痰，體外振動機排痰，都存在著較多的問題。近年國外也在研發、改進背心式空氣脈衝排痰機。氣壓脈衝機向固定於背心前面的兩個氣囊反覆充氣放氣，每次加壓將迫使氣流快速穿越肺葉，推動分泌堆積物從肺壁上脫落，並向口腔移動；到達口腔後，通過正常咳嗽或負壓吸痰就可以排出。其全自動化操作，標準參數設置，基本克服了前兩種方法的弊端。新的問題:固定的兩點式前胸壁脈衝無法拍打胸廓側面和背面，對部分病人排痰效果不佳；治療參數設定後完全按標準執行治療程序，即使已經誘發病人咳嗽，仍不中斷治療，可能產生長時間連續咳嗽，導致消耗大量體力和過度換氣等危險。針對上述問題一種新型的《智能型全胸腔高頻振蕩排痰機》被研製，具體內容如下:如圖1所示的智能型全胸腔高頻振蕩排痰機，包括軟管1、咳嗽感應器3、導線4、箱體6、蓋板7、壓力背心8、頻率輸入端22、氣壓輸入端23、電控開關26、定時輸入端30 ;軟管I連接壓力背心8與箱體6中的空氣振蕩機9，壓力傳感器2安裝於導線4 一端，導線4的另一端與空氣振蕩機9連接；頻率輸入端22、氣壓輸入端23、電控開關26、定時輸入端30分別安裝在蓋板7上。如圖2 圖3所示的壓力背心8，包括金屬彈簧圈10、橫向隔膜11、縱向隔膜12、表皮13、粘扣14所構成，縱向隔膜12上端與表皮13連接，縱向隔膜12將表皮13內的空間分割成縱向氣室25，表皮13內部下端安裝有金屬彈簧圈10，在金屬彈簧圈10上方安裝橫向隔膜11 ，橫向隔膜11中間留有氣孔24，在表皮13左右兩側安裝有粘扣14。如圖4所示，空氣振蕩機9由頻率電壓轉換電路15、脈衝調節器16、氣壓脈衝調節器17、氣壓檢測電路18、功率放大器19、電動機20、氣壓補償機21所構成；壓力傳感器2檢測到壓力信號並將輸入到頻率電壓轉換電路15中，轉換後的信號送入脈衝調節器16，調節後送入電動機20 ;同時壓力傳感器2還作為氣壓檢測電路18的輸入端與氣壓檢測電路18連接，氣壓檢測電路18中產生的信號送入氣壓脈衝調節器17，經分析調節後將信號送入氣壓補償機21中，氣壓補償機21與電動機20相連，電動機20的輸出端與軟管I相連；咳嗽感應器3作為輸入端與功率放大器19相連,放大後的信號與電控開關26相連；定時輸入端30連接定時裝置29，定時裝置29的輸出端與電動機20相連。供電裝置5採用220V交流電；縱向隔膜12與橫向隔膜11將表皮13內部分隔成14個縱向氣室25 ；採用智能型全胸腔高頻振蕩排痰機的排痰方法:a、通過粘扣14將壓力背心8固定在人體胸腔28上；b、根據用戶情況，調節蓋板7上的頻率輸入端22、氣壓輸入端23和定時輸入端30後，打開電控開關26 ；
C、使得電動機20按照預設值向壓力背心8輸送空氣；d、輸入空氣使得壓力背心8膨脹，對人體胸腔28進行按摩，與此同時，壓力傳感器2檢測壓力背心8對人體胸腔28的壓力信號；e、檢測到的壓力信號與預設值對比後，送入氣壓脈衝調節器17與脈衝調節器16調節；f、調節後的信號送入電動機20與氣壓補償機21中，使得電動機20按照調整後的信號向壓力背心8送氣；e、在咳嗽感應器3檢測到胸腔振動次數> 3次/ 10秒的時候或按摩時間達到定時器預定後停止送氣，反之繼續送氣。在使用時，先將壓力背心8圍在人體胸腔28上，通過粘扣14固定使壓力背心8與人體胸腔貼緊，根據使用者的不同情況，調節頻率輸入端22、氣壓輸入端23、定時輸入端30，調節適當後打開電控開關26，使得電動機20按照所設定值，通過軟管I向壓力背心8內周期性的輸送空氣，與此同時，壓力傳感器2與咳嗽感應器3對系統進行實時監控:I)當壓力傳感器2檢測 到壓力背心8的壓力與預設定的壓力不符合的時候，壓力傳感器2向頻率電壓轉換電路15發出信號，使得頻率電壓轉換電路15向脈衝調節器16輸送信號，脈衝調節器16再做適當調節後，控制電動機20向與軟管I相連的壓力背心8輸送空氣，待壓力傳感器2檢測到壓力信號與預設值相符合的時候，脈衝調節器16停止調節，電動機20保持當前狀態向軟管I輸送空氣；2)當壓力傳感器2檢測到縱向氣室25內部的峰值氣壓與氣壓檢測電路18上的預設值不符時，氣壓檢測電路18向氣壓脈衝調節器17輸送信號，調節後的信號送入氣壓補償機21中,利用氣壓補償機21傳輸給電動機20 —定量的空氣,補充輸入軟管I中；3)當咳嗽感應器3檢測到使用者咳嗽信息，即當發生連續咳嗽(彡3次/10秒)時，咳嗽感應器3將信號送入功率放大器19，處理後的信號控制電控開關26，進行斷電控制，使得電動機20停止向壓力背心8輸送空氣。壓力背心8在接收到電動機20送入的空氣時，空氣通過首先充滿金屬彈簧圈10，同時部分氣流通過氣孔24流入縱向氣室25，隨著電動機20輸送氣流的改變，在縱向氣室25內的空氣將不同程度的從氣孔27排出壓力背心8，通過不斷的更換縱向氣室25內的空氣，達到對胸腔按摩的效果。上述方案很好的解決了以往的問題，但是由頻率電壓轉換電路15、脈衝調節器16、氣壓脈衝調節器17、氣壓檢測電路18、功率放大器19、電動機20和氣壓補償機21所構成的空氣振蕩機9控制相對比較複雜，另外氣壓補償機21也為電機來完成，整個系統反應相對比較緩慢，比較費電。排痰過程中也需要患者或陪護人員在旁守護，所以一種新型的空氣振蕩裝置需要被研製。

發明內容
本發明針對以上問題的提出，而研製的具有過壓保護和濾波集成電路的電磁吸附排痰系統，包括:咳嗽感應器、頻率輸入端、氣壓輸入端、電控開關、定時輸入端、壓力背心、空氣振蕩機和風機；所述空氣振蕩機包括:不鏽鋼扎帶II，鐵質拍板，箱體座，電磁鐵和固定螺栓；
所述電磁鐵固定在箱體座中間的容納腔內；鐵質拍板通過不鏽鋼扎帶II固定在箱體座上,鐵質拍板和容納腔形成一個密封空間，並且鐵質拍板的形變區的位置同電磁鐵的位置相對應；所述箱體座的容納腔位置開有進風口和送風口，所述進風口同風機相連接，所述送風口通過軟管同壓力背心相連接。所述鐵質拍板的外部套有橡膠氣囊，所述橡膠氣囊通過不鏽鋼扎帶I固定在箱體座上。還具有:事先存儲有多套包含排痰機開啟和停止時間、排痰機擠壓力度和擠壓動作間隔的排痰方案的存儲單元；連接存儲單元，根據需要選擇特定排痰方案；或直接控制排痰機開啟和停止時間、排痰機擠壓力度和擠壓動作間隔的控制單元；與所述控制單元相連接，執行選定的排痰方案，控制片排痰機的開啟和停止、控制排痰過程中排痰機擠壓力度和擠壓動作間隔的中央處理單元。還具有:與存儲單元相連接，輸入新的排痰方案；編輯原有的排痰方案；將特定的排痰方案設為默認排痰方案的輸入編輯單元。還具有顯示單元:顯示當前排痰機執行的排痰方案、本次排痰時間剩餘、下次排痰時間、排痰機擠壓力度和擠壓動作間隔的信息。還具有:學習記錄單元，記錄一天的排痰過程，存儲為一個新的排痰方案。具有生物電檢測單 元，具有:採集生物電信號的電極；與所述電極連接，接收所述電極採集的生物電信號，進行過壓包含和濾波的輸入保護電路；與所述輸入保護電路相連接的共模驅動的並聯差動放大器；與所述並聯差動放大器連接，將模擬的生物電信號轉換成數位訊號的2- A型模數轉換器；對經過所述2- A型模數轉換器處理的數位訊號，進行分析的CPU微處理單元。所述並聯差動放大器和2 - A型模數轉換器之間設有右腿驅動電路。所述並聯差動放大器由運算放大器Al和A2構成，兩個相同阻值的電阻RI和R2以及運算放大器A3組成共模信號提取驅動電路，共模信號提取驅動電路的輸出信號輸出至所述右腿驅動電路。所述微處理器CPU連接有藍牙模塊，將分析得到的生物電信號通過藍牙模塊輸出。本發明的優點是顯而易見的:通過電磁鐵吸附鐵質拍板進行空氣擠壓，從而產生振動氣流，通過氣囊背心作用於患者胸腔使患者胸腔產生振動，輔助患者排痰。由於電磁鐵控制具有及時、穩定且耗能少等特點，因此採用電磁鐵作為振動氣流產生的動力排痰機也具有如上特點。另外，具有事先存儲的排痰工作方案，操作方便，可以依照該排痰機具有使用簡單，成本低廉適於在新型排痰機使用領域廣泛推廣。


為了更清楚的說明本發明的實施例或現有技術的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖做一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現有改進的排痰機的硬體結構示意圖；圖2為現有改進的排痰機的壓力背心的結構圖；圖3為現有改進的排痰機的壓力背心的工作原理圖；圖4為現有改進的排痰機的空氣振蕩機電路框圖；圖5為本發明所述排痰機的空氣振蕩機的結構示意圖；圖6為本發明所述排痰機的空氣振蕩機組裝後的結構示意圖；圖7為本發明所述排痰機的空氣振蕩機的實施效果圖；圖8為本發明的電控部分的結構框9為本發明的生物電檢測單元的電路結構圖。
具體實施例方式為使本發明的實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚完整的描述，顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明的保護範圍。如圖5至圖7所示的具有過壓保護和濾波集成電路的電磁吸附排痰系統，包括:咳嗽感應器、頻率輸入端、氣壓 輸入端、電控開關、定時輸入端、壓力背心80、空氣振蕩機90和風機70 ;所述空氣振蕩機90包括:不鏽鋼扎帶II 903，鐵質拍板904，箱體座905，電磁鐵906和固定螺栓907 ;所述電磁鐵906通過固定螺栓907固定在箱體座905中間的容納腔B內；鐵質拍板904通過不鏽鋼扎帶II 903固定在箱體座905上，鐵質拍板904和容納腔形成一個密封空間，並且鐵質拍板904的形變區A的位置同電磁鐵906的位置相對應，便於電磁鐵產生的磁力後,作用於拍板上,對鐵質拍板904和容納腔內的空氣進行壓縮，從而產生振動氣流；如同5所示鐵質拍板904呈對稱設置，安裝在容納腔B的兩側，相應的電磁鐵906採用的是通電後左右都具有吸附力的電磁鐵，電磁鐵通電後其左右兩端同時吸附安裝在兩側的鐵質拍板904，對容納腔B內的空氣進行擠壓。所述箱體座905的容納腔位置開有進風口908和送風口 909，所述進風口 908同風機70相連接，所述送風口 909通過軟管同壓力背心80相連接。所述鐵質拍板904的外部套有橡膠氣囊902，所述橡膠氣囊902通過不鏽鋼扎帶I 901固定在箱體座905上。該排痰機是利用電磁鐵產生的磁力，作用於兩側拍板壓縮空氣，從而產生振動氣流。工作特性，即工作的一個周期是:1、電磁鐵得電，產生磁場，吸引拍板，拍板由平衡位置向電磁鐵方向運動，從而將腔室內的氣體壓縮並排出；2、電磁鐵斷電，磁場消失，拍板失去引力回到平衡位置，使腔室空間釋放並將氣體吸入。利用這一工作特性，使空氣振蕩，通過氣囊背心作用於患者胸腔使患者胸腔產生振動，輔助患者排痰。如圖8所示:包括存儲單元601:事先根據醫師護士的臨床經驗，預先編制多個排痰方案，存儲在存儲單元601中。排痰方案包括:一天內針對某個病人的排痰次數、每次排痰的開始時間和結束時間，排痰機的擠壓力度和擠壓動作的間隔。使用中央處理單元602，執行選定的排痰方案，控制所述電磁鐵906的開關，完成壓力背心80的壓縮節奏與力度，協助患者排痰。使用前，使用相應的控制單元603選擇合適的排痰方案。當病人繼續排痰時，也可以通過控制單元603直接啟動排痰機；在需要臨時停止時，也可以通過控制單元603直接控制排痰機停止或暫停工作。儘管事先根據醫師的經驗，存儲了多個排痰方案，也會發生方案不適合特定病患的情況，進一步的，還設有輸入編輯單元604，可根據患者的實際情況，輸入一個全新的排痰方案。進一步的，還設有記錄單元606，可以記錄一天或幾天之內的排痰機的工作狀況，包括特定一天中，排痰機的運行次數，開始和停止運行的時間，壓力背心擠壓力度和頻度等信息，生成一個新的排痰方案，極大的方便了患者的實用。優選的，本系統還設有顯示單元605，顯示當前排痰系統執行的排痰方案、本次排痰時間剩餘、下次排痰時間、排痰機擠壓力度和擠壓動作間隔的信息，已經日期，時間等相關的必要信息。如圖9所示:為了能夠對使用者的生理狀況有一個直觀的認識，本發明還具有生物電檢測單元800，主要包括如下部件:用於採集生物電信號的電極801。與所述電極801連接，用於接收所述電極801採集的生物電信號，進行過壓保護和濾波的輸入保護電路803。與所述輸入保護電路相連接的共模驅動的並聯差動放大器804。與所述並聯差動放大器804連接，將模擬的生物電信號轉換成數位訊號的2- A型模數轉換器805 ;對經過所述2- A型模數轉換器805處理的數位訊號，進行分析的CPU微處理單元。進一步的，為了能夠 對信號進行更好的降噪和濾波，作為一個較佳的實施方式，所述並聯差動放大器804和I: - A型模數轉換器805之間設有右腿驅動電路807。所述並聯差動放大器804主要由運算放大器Al和A2構成，兩個相同阻值的電阻RI和R2以及運算放大器A3組成共模信號提取驅動電路，共模信號提取驅動電路的輸出信號輸出至所述右腿驅動電路。進一步的，為了能夠將生物電檢測結果輸出至相關的分析儀器，作為一個較佳的實施方式，所述微處理器CPU連接有藍牙模塊808，將分析得到的生物電信號通過藍牙模塊808輸出。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種具有過壓保護和濾波集成電路的電磁吸附排痰系統，包括:咳嗽感應器、頻率輸入端、氣壓輸入端、電控開關、定時輸入端、壓力背心(80)、空氣振蕩機(90)和風機(70)； 其特徵在於所述空氣振蕩機(90)包括:不鏽鋼扎帶II (903)，鐵質拍板(904)，箱體座(905)，電磁鐵(906)和固定螺栓(907)； 所述電磁鐵(906 )固定在箱體座(905 )中間的容納腔(B)內；鐵質拍板(904)通過不鏽鋼扎帶II (903)固定在箱體座(905)上，鐵質拍板(904)和容納腔形成一個密封空間，並且鐵質拍板(904)的形變區(A)的位置同電磁鐵(906)的位置相對應；所述箱體座(905)的容納腔位置開有進風(908)和送風口(909)，所述進風(908)同風機(70)相連接，所述送風口(909)通過軟管同壓力背心(80)相連接； 本排疲系統還具有: 事先存儲有多套包含排痰系統開啟和停止時間、排痰系統擠壓力度和擠壓動作間隔的排痰方案的存儲單元(601)； 連接存儲單元(601)，根據需要選擇特定排痰方案；或直接控制排痰系統開啟和停止時間、排痰機擠壓力度和擠壓動作間隔的控制單元(603)； 與所述控制單元(603)相連接，執行選定的排痰方案，控制排痰系統的開啟和停止、控制排痰過程中排痰系統擠壓力度和擠壓動作間隔的中央處理單元(602); 還具有生物電檢測單元(800),該單元包括: 採集生物電信號的電極(801)； 與所述電極(801)連接，接收所述電極(801)採集的生物電信號，進行過壓保護和濾波的集成電路(803)； 與所述輸入保護電路相連接的共模驅動的並聯差動放大器(804)； 與所述並聯差動放大器(804)連接，將模擬的生物電信號轉換成數位訊號的2-A型模數轉換器(805)； 對經過所述2- A型模數轉換器(805)處理的數位訊號，進行分析的CPU微處理單元； 所述並聯差動放大器(804)和2-A型模數轉換器(805)之間設有右腿驅動電路(807)； 所述微處理器CPU連接有藍牙模塊(808)，將分析得到的生物電信號通過藍牙模塊(808)輸出。
2.根據權利要求1所述的具有過壓保護和濾波集成電路的電磁吸附排痰系統，其特徵在於所述鐵質拍板(904 )的外部套有橡膠氣囊(902 )，所述橡膠氣囊(902 )通過不鏽鋼扎帶I(901)固定在箱體座(905)上。
3.根據權利要求1所述的具有過壓保護和濾波集成電路的電磁吸附排痰系統，其特徵在於還具有:與存儲單元(601)相連接，輸入新的排痰方案；編輯原有的排痰方案；將特定的排痰方案設為默認排痰方案的輸入編輯單元(604)。
4.根據權利要求1所述的具有過壓保護和濾波集成電路的電磁吸附排痰系統，其特徵在於還具有顯示單元(605):顯示當前排痰機執行的排痰方案、本次排痰時間剩餘、下次排痰時間、排痰機擠壓力度和擠壓動作間隔的信息。
5.根據權利要求1所述的具有過壓保護和濾波集成電路的電磁吸附排痰系統，其特徵在於還具有:學習記錄單元(606)，記錄一天的排痰過程，存儲為一個新的排痰方案。
全文摘要
本發明公開了一種具有過壓保護和濾波集成電路的電磁吸附排痰系統，包括咳嗽感應器、頻率輸入端、氣壓輸入端、電控開關、定時輸入端、壓力背心、空氣振蕩機和風機。還包括事先存儲有多套包含排痰系統開啟和停止時間、排痰系統擠壓力度和擠壓動作間隔的排痰方案的電控操作單元。本發明通過電磁鐵吸附鐵質拍板進行空氣擠壓，從而產生振動氣流，通過氣囊背心作用於患者胸腔使患者胸腔產生振動，輔助患者排痰。由於電磁鐵控制具有及時、穩定且耗能少等特點，因此採用電磁鐵作為振動氣流產生的動力排痰系統也具有如上特點。另外，該系統具有使用簡單，成本低廉適於在醫療排痰領域廣泛推廣。
文檔編號A61H1/00GK103070759SQ201310041150
公開日2013年5月1日 申請日期2013年2月3日 優先權日2013年2月3日
發明者趙裕旭, 閆晉超, 紀華雷 申請人:常熟柏宇醫療電子有限公司