一种具有防止乒乓效应的智能化呼吸机供气自动切换装置

专题（急救）

Ｔｈｅｍａｔｉｃ

Ｆｏｒｕｍ（Ｅｍｅｒｇｅｎ吖）

啕

陈渡平王征钱欢复旦大学附属第五人民医院设备科（上海２００２４０）

内容提要：本文详细介绍了一种具有防止乒乓效应的智能化呼吸机供气自动切换装置的性能特点、硬件电路工作

原理及具体实施方法。

关键词：

呼吸机中央供气自动切换单片机

ＡｎＡｎｔｉ—ｐｉｎｇｐｏｎｇＥｆｆｅｃｔ，ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｃＳｗｉｔｃｈｉｎｇＤｅｖｉｃｅｆｏｒＣｏｍｐｒｅｓｓＡｉｒｉｎＲｅｓｐｉｒａｔｏｒｓ．

ＣＨＥＮＤｕ－ｐｉｎｇ

ＷＡＮＧＺｈｅｎｇＱＩＡＮＨｕａｎＴｈｅＦｉｆｔｈＰｅｏｐｌｅ’ＳＨｏｓｐｉｔａｌｏｆＳｈａｎｇｈａｉＡｆｆｉｌｉａｔｅｄ

ｔｏＦｕｄａｎ

Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｓ，ｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｄｅｔｍｌｅｄｍｅｔｈｏｄｓｏｆ

ｄｅｖｉｃｅｆｏｒｃｏｍｐｒｅｓｓａｉｒｉｎｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｓ．

ａｌｌ

ａｎｔｉ－ｐｉｎｇｐｏｎｇｅｆｆｅｃｔ，ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔａｎｄａｕｔｏｍａｔｉｃｓｗｉｔｃｈｉｎｇ

．Ｋ．．．．ｅ．．，ｙ．．．，ｗ．．．，ｏ．．．ｒ．．ｄ．．．ｓ．．．：．．．．．．．ｒ．．ｅ．．ｓ．．ｐ．．．ｉ．．ｒ．ａ．．．ｔｏ．．．．ｒ．．，．．．．．ｃ．．．ｅ．．ｎ．．。ｔ．．ｒ．ａ．．．１．．．ｇ．．．ａ．．ｓ．．．ｓ．．．ｕ．．ｐ．．．ｐ．．．１．ｙ．．．，．．．．．ａ．．．ｕ。．ｔ．．ｏ．．．ｍ．．．．ａ．．ｔ．．ｉ．．ｃ．．．．ｓ．ｗ．．．．ｉ．．ｔ，ｃ．．ｈ。．．ｉ。．ｎ．．．ｇ．．．，。．，。—Ｍ—Ｃ．Ｕ—。．．．．．．．．．．．．．．．．．——

文章编号：１００６．６５８６（２０１０）０９—０００９－０３中图分类号：Ｒ４５９．７文献标识码：Ａ

１简介

一般呼吸机都带有小型空气压缩机，为呼吸机提供气源。随着新技术、新科技的应用和发展，各大医院都装备了像中心供氧系统一样的中心供气系统。虽然中心供气系统相对小型空压机有很多优点，但考虑到呼吸机在使用中需２４ｈ连续数日、数月的工作，有必要在中心供气作为主气源，保证呼吸机正常工作的同时，小型空压机作为后备气源，在中央供气系统不能正常供气的情况下，为呼吸机提供工作气源。目前国内生产的呼吸机用小型空压机没有自动切换功能，市场上也没有现成的自动切换装置供选用，要想解决此问题就必须将现有的压缩机更换为最新型号的带有自动切换的进口压缩机，但这种方法费用太高，另外，进口压缩机对环境要求较高，当空气中灰尘等漂浮物含量较高时，会造成电磁阀受堵而不能正常工作。为此，我们研制了一款”呼吸机压缩空气自动切换装置”。此装置能在中心供气在底于某正常值时，呼吸机供气由中央供气自动切换至小型压缩机，实现不问断地给病人供气。

收稿日期：２０１０．０５一０４

作者简介；陈渡平，高级工程师；王征，工程师，钱欢，助理工程师

“呼吸机压缩空气自动切换装置”一般情况下较好地实现自定切换，但在实际使用过程中，当中央供气压力以某一特定频率和幅度波动时，将会导致压力控制器频繁的导通和断开（俗称“乒乓效应”），使得空压泵频繁的启动、停止。造成后级用气设备不能正常工作，严重时会损坏空压泵和其他部件，（详见Ⅸ中国医疗器械杂志》２００７第３１卷第６期）。为此我们研制了一种具有防止乒乓效应的智能化呼吸机供气自动切

换装置。

２装置基本功能与特点

此装置工作原理框图如图１。

本文介绍的“一种具有防止乒乓效应的智能化呼吸机压缩空气自动切换装置”，采用装有应用软件的单片机技术，利用压力传感器检测中央供气压力，通过软件编程，来有效、精确地控制小型空压泵启动，为

呼吸机提供不间断的气源。为解决切换装置在工作中

可能出现的“乒乓”效应，将在软件中增加“压力计算与控制”子程序，当检测到压力传感器输入中央供

＜中国医疗器械信息＞２０１０年第１６卷第９期ｖｏＩ．１６Ｎｏ．９

‘９

万方数据

一

专题（急救）

Ｔｈｅｍａｔｉｃ

Ｆｏｒｕｍ（Ｅｍｅｒｇｅｎｃ∞

气过低时，发出。清关空压计时器，延时１０ｓ开空压机”指令，否则发出“清开空压计时器，延时１０ｓ关空压机”指令。采用延时开机、关机技术时，为防止有可能造成输出压力过低而影响下一级设备使用，在输出端增加一个储气筒，其容积根据用气设备的需要而定。

设定所需气源压力的中心值为３５００百帕，控制点为３０００，－４０００百帕，即中心气源低于３０００百帕准备启用空压机供气，空压机供气期间高于４０００百帕则关空压机，低于３０００百帕启动空压机。空压机供气期间状态指示灯点亮。

输出端气体流速为５０Ｌ／ＭＩＮ，加装２０Ｌ～３０Ｌ的储气罐作缓冲。

当中心气源持续低于３０００百帕，延时１０ｓ后气压仍低于３０００百帕，则启动空压机，空压机压力超过２５００百帕（压力开关动作），将供气切换到空压机。

中心气源持续高于３０００百帕，延时ｌＯｓ后气压仍高于３０００百帕，则关闭空压机，供气切换回中心气源。

输出气压低于２５００百帕或高于６０００百帕达２０ｓ，则启动异常声光报警。

系统上电时处于待机状态，按ＭＥＮＵ，ＥＮＴＥＲ键可以启动系统进入控制状态，长按ＭＥＮＵ键３ｓ可以使系统恢复到待机状态

３硬件电路工作原理

３．１压力变送器、Ａ／Ｄ转换器电路

此装置的压力变送器采用上海聚人电子科技有限

’１０

＜中国医疗器械信息＞２０１０年第１６卷第９期Ｖ０１．１６Ｎｏ．９

万方数据

公司的ＲＳ—ＹＢ０１压力变送器，采用扩散硅压力芯体作为敏感元件，内置处理电路将传感器毫伏信号转换成标准电流，量程Ｏ～ＩＭＰａ，输出电流０～２０ｍＡ，串１００欧绕线电阻，获得检测电压０－２ｖ。另外，产品采用一体化全不锈钢结构，安装方便，具有极高的抗振性和抗冲击性。

图２中右上方及右下方的ＭＣｌ４４３３芯片为Ａ／Ｄ转换器，是将模拟的气体压力转换为单片机可以读取的

数字电压信号。因ＭＣｌ４４３３为低速ＡＤＣ，所以采用中断方式接口。

３．２单片机

工作原理图当中的ＡＴ８９Ｃ５１芯片是由ＡＴＭＥＬ公

司生产的高性能ＣＭＯＳ８位微处理器单片机。微处理器ＡＴ８９Ｃ５１的ＰＯ口作为两个空气压力变送转换的数据读入口，中心气源压力从低４位Ｐ０．０～Ｐ０．３读入。空气输出端压力从高４位Ｐ０．和ＰＯ．７读入。

当气源压力转换器ＭＣｌ４４３３发出Ａ／Ｄ转换完成信号的下降沿在处理器ＩＮＴ０口产生一个中断请求，ＭＣｌ４４３３的４位位选输出信号连接到八选一开关１４５１２Ｂ的Ｘ０～Ｘ３输入端，而输出端压力转换器ＭＣｌ４４３３发出Ａ／Ｄ转换完成信号的下降沿在处理器ＩＮＴＩ口产生一个中断请求，其４位位选输出信号连接到八选一开关ＭＣｌ４５１２Ｂ的Ｘ４－－－Ｘ７输入端。处理器的Ｐ２口Ｐ２．ｏ￣Ｐ２．２三位ＢＣＤ码控制八选一开关ＩＣ，选通一位Ａ／Ｄ转换数据，从处理器Ｐ２．３口读入选 …… 此处隐藏：3128字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……