CN102908705A - 电子流量监控器、控制方法及麻醉机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子流量监控器、控制方法及麻醉机，包括控制模块、用于输送氧气的氧气支路、用于输送平衡气体的至少一个平衡气体支路及用于混合氧气和平衡气体的总支路，所述氧气支路的输出和平衡气体支路的输出均连接所述总支路的输入，所述氧气支路和平衡气体支路均设有用于调节气体流量的流量控制器，所述流量控制器与所述控制模块信号连接，所述总支路设有第一流量传感器，所述第一流量传感器能够检测氧气与一氧化二氮混合时的总流量及混合气体中氧气的浓度，且所述第一流量传感器与所述控制模块信号连接。由于混合气体总流量及氧气浓度可直接由总支路的第一流量传感器进行测量，简化了控制过程。

Description

电子流量监控器、控制方法及麻醉机

技术领域

本发明是关于一种电子流量监控器及麻醉机。

背景技术

如图1所示，麻醉机的功能是在手术期间对病人进行吸入麻醉剂和机械通气。麻醉机工作期间，病人吸入的气体是在一个带有钠石灰罐(用来吸收人体呼出的二氧化碳CO2)的密闭式回路中循环利用的。由于回路中气体的消耗(如氧气O2等被人体吸收)和泄漏，因此需要不断进行补充。麻醉机中有一条独立的通道持续的补充气体到病人呼吸回路，这路补充气体一般称为新鲜气体。

新鲜气体的形成一般分为两步：

第一步：氧气和平衡气体(空气Air或一氧化二氮N2O)在流量监控器中以不同的流量进行混合；

第二步：流量监控器输出的混合气体经过麻药(即***)挥发罐后，形成新鲜气体，输送到病人呼吸回路。

流量监控器调节氧气与平衡气体的流量的方式一般有两种：机械调节方式与电子调节方式。

机械调节方式：用户通过机械针阀调节氧气和平衡气体的流量，并采用流量传感器或机械转子流量计监测氧气和平衡气体的流量。机械调节方式***简单、成本较低、可靠性高，其缺点在于自动化程度不高。此外，为获得所需要的氧气浓度与总流量，用户需要自行计算所需的氧气和平衡气体的流量。该种方式一般应用于中低端机型。

电子调节方式：用户只需要输入所需的氧气浓度和总流量，***自动对各种气体流量进行监控，达到用户设定的指标。电子调节方式自动化程度较高，操作简单，精度较高，但***较为复杂，成本高，一般用于中高端机型。

电子调节方式的流量监控器一般称为电子流量监控器。

如图2所示，现有电子流量监控器一般具有氧气支路2、氧气旁路1、一氧化二氮支路3及空气支路4。氧气支路2一般设有一个通断控制器7(如选通阀)、一个流量控制阀8、一个压力传感器10、一个流量传感器9和一个单向阀11。一氧化二氮支路和空气支路各设有一个通断控制器7，在同一时刻，该两个通断控制器最多只有一个导通。公共气体支路5设有一个流量控制阀8、一个压力传感器10和一个单向阀11。总支路设有一个压力传感器10。氧气旁路1设有一个机械针阀12和一个通断控制器7(该通断控制器是常开类型，即不给电时，该通断控制器打开，选择常开类型的原因是当***掉电时，氧气旁路能够打开，为病人提供纯氧气；而该电子流量监控器中其他的通断控制器均为常闭类型，即不给电时，通断控制器关闭)，该机械针阀用于调节气体流量，该通断控制器可以避免在正常工作情况下时，由于机械针阀未关紧，氧气旁路支路也有氧气通过的情况。

氧气支路、平衡气体支路和总支路的压力传感器的作用是检测气路压力，防止气路压力过高，提高***安全性；此外，还可以通过压力传感器的信息对当前检测的气体流量值进行补偿计算。

氧气支路和平衡气体支路的单向阀的作用是防止氧气支路和平衡气体支路发生气体倒流现象。

该电子流量监控器具有如下缺点：总流量及氧气浓度均为间接检测，控制算法较为复杂。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种控制算法较为简单的电子流量监控器、控制方法及麻醉机。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种电子流量监控器，包括控制模块、用于输送氧气的氧气支路、用于输送平衡气体的至少一个平衡气体支路及用于混合氧气和平衡气体的总支路，所述氧气支路设有用于调节气体流量的流量控制器，所述流量控制器与所述控制模块信号连接，所述控制模块控制各所述平衡气体支路的通断并调节平衡气体的流量，所述总支路设有第一流量传感器，所述第一流量传感器能够检测混合气体总流量及混合气体中氧气的浓度，且所述第一流量传感器与所述控制模块信号连接。平衡气体支路可以有多个，该多个平衡气体支路中可以有一个为一氧化二氮支路。

进一步的，所述的电子流量监控器还包括用于旁路掉所述氧气支路的流量控制器的氧气旁路。

进一步的，各所述平衡气体支路共用一个公共气体支路，各所述平衡气体支路的输出连接所述公共气体支路的输入，所述总支路的输入连接所述公共气体支路的输出，各所述平衡气体支路均设有第一通断控制器，所述公共气体支路也设有流量控制器，所述控制模块通过所述第一通断控制器和流量控制器分别控制所述平衡气体支路的通断和调节平衡气体流量。

进一步的，所述氧气支路和/或公共气体支路设有用于检测气体流量的第二流量传感器，所述第二流量传感器与所述控制模块信号连接。

进一步的，所述氧气旁路设有用于调节氧气流量的机械针阀。氧气旁路可以设有用于气路通断控制的第二通断控制器。第二通断控制器可以为常开型控制器。第一通断控制器可以为常闭型控制器。

进一步的，所述总支路还设有用于检测气体流量的机械式流量计。

进一步的，各所述平衡气体支路均设有流量控制器，所述控制模块通过所述流量控制器调节平衡气体流量。

进一步的，所述平衡气体支路包括一氧化二氮支路，所述第一流量传感器为能够检测氧气和一氧化二氮混合时的混合气体总流量及氧气浓度的流量传感器。

一种麻醉机，包括所述的电子流量监控器。

一种电子流量监控器的控制方法，包括如下步骤：

接收预设参数，所述预设参数包括氧气浓度、总流量及平衡气体类型；

实时检测氧气浓度及总支路的混合气体总流量，并根据检测值实时调节氧气流量和平衡气体的流量，直至混合气体的氧气浓度和总流量达到预设值。

进一步的，当平衡气体为一氧化二氮时，通过第一流量传感器实时检测总支路的混合气体总流量及氧气浓度；当平衡气体为空气时，通过第一流量传感器实时检测总支路的混合气体总流量，通过氧气支路的第二流量传感器实时检测氧气浓度。

本发明的有益效果是：由于混合气体的总流量以及混合气体中氧气的浓度都可以直接通过总支路的第一流量传感器进行测量，因此控制过程更加简单。

附图说明

图1是表示现有麻醉机的新鲜气体形成过程的结构框图；

图2是现有电子流量监控器的结构框图；

图3是本实施方式电子流量监控器的结构框图；

图4是本实施方式电子流量监控器的控制方法的流程框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图3及图4所示，本实施方式电子流量监控器包括氧气支路2、一氧化二氮支路4、空气支路3、总支路6及控制模块。氧气支路2用于提供纯氧。一氧化二氮支路4和空气支路3用于在控制模块的控制下，选择性的提供空气或一氧化二氮作为平衡气体。总支路6用于混合氧气和平衡气体，并将混合得到的气体输出。控制模块还能够通过流量控制器调节氧气和平衡气体的流量，使通过总支路输出的混合气体达到设定的氧气浓度和总流量。

氧气支路2设有一个第一通断控制器13、一个流量控制器14、一个压力传感器15、一个第二流量传感器16及一个单向阀17，该第二流量传感器16位于流量控制器14的下游，即氧气先流经流量控制器14，再流经第二流量传感器16。第一通断控制器13用于控制氧气支路的打开或关断。流量控制器14用于调节氧气流量。压力传感器15用于检测并防止氧气支路压力过大，以及对第二流量传感器16测得的流量值进行补偿计算。第二流量传感器16用于检测并防止氧气流量过大。单向阀17用于防止氧气倒流。

空气支路3和一氧化二氮支路4共用一个公共气体支路5。空气支路3和一氧化二氮支路4也各设有一个第一通断控制器13。在任何时候，空气支路3和一氧化二氮支路4中最多有一个支路的第一通断控制器打开。

公共气体支路5设有一个流量控制器14、一个压力传感器15及一个单向阀17。流量控制器14用于调节平衡气体流量。压力传感器15用于检测并防止气路压力过大。单向阀17用于防止平衡气体倒流。

总支路6设有一个第一流量传感器18、一个压力传感器15及一个用于检测气体流量的机械式流量计19。第一流量传感器18能够检测混合气体总流量以及氧气浓度(当平衡气体为一氧化二氮时)。压力传感器15用于检测并防止总支路压力过大，以及对第一流量传感器18测得的总流量值进行补偿计算。在掉电的情况下，机械式流量计19也能显示流量。

控制模块与各第一通断控制器13、流量控制器14、压力传感器15，以及流量传感器16、18均信号连接。控制模块可以实现人机交互，可以用于预设氧气浓度、总流量及平衡气体类型(如选择空气或一氧化二氮)；控制模块可以控制各流量控制器14和第一通断控制器13，可以采集各压力传感器15、流量控制器14、第一通断控制器13，以及流量传感器16、18、的信息。进一步的，当检测到***出现问题时，控制模块能够关断所有流量控制器14和第一通断控制器13的电源，并提示报警。

电子流量监控器还可以具有氧气旁路1，该氧气旁路1能够旁路掉氧气支路2。当控制模块检测到***出现问题时，关断所有的流量控制器14及第一通断控制器13的电源，用户能够通过氧气旁路1为病人提供纯氧。氧气旁路1设有一个用于调节气体流量的机械针阀20。氧气旁路1还可以设有一个用于控制气路打开和关断的第二通断控制器21，其可以避免在正常情况下，由于机械针阀20尚未关紧，氧气旁路1也有氧气通过的情况。第二通断控制器21可以为常开类型，即当***出现故障时，第二通断控制器21打开，从而氧气旁路1能够打开。第一通断控制器13可以为常闭类型，即当***出现故障时，第一通断控制器13关闭。***出现故障时，可以是***突然掉电；也可以是***监测到的参数不在预设参数范围内，如监测的压力超过标准压力范围，则控制模块使第二通断控制器打开；即常开型是指***正常时，通断控制器关断；***出现故障时，通断控制器打开。

电子流量监控器的控制方法如下：

用户通过控制模块预设氧气浓度、总流量以及选择平衡气体的类型(选择空气还是一氧化二氮作为平衡气体)；

判断***是否出现问题(即是否出现故障)，如出现故障，则关闭所有流量控制器和第一通断控制器的电源，通过氧气旁路提供纯氧；如未出现故障，则进入下一步；

判断平衡气体是一氧化二氮还是空气。当用户选择一氧化二氮作为平衡气体时，首先判断总支路6的混合气体总流量和氧气浓度是否达到设定值，如达到，则结束控制流程；如未达到，则控制模块打开氧气支路2的第一通断控制器13，打开并调节氧气支路2的流量控制器14，打开一氧化二氮支路4的第一通断控制器13，打开并调节公共气体支路5的流量控制器14，同时读取总支路6第一流量传感器18检测到的总流量和氧气浓度，读取总支路6压力传感器15的值进行流量补偿计算，形成闭环控制，直至达到设定的氧气浓度和总流量。

当用户选择空气作为平衡气体时，首先判断总支路6的混合气体总流量和氧气浓度是否达到设定值，如达到，则结束控制流程；如未达到，则控制模块打开氧气支路2的第一通断控制器13，打开并调节氧气支路2的流量控制器14，打开空气支路3的第一通断控制器13，打开公共气体支路5的流量控制器14，同时读取总支路6的第一流量传感器18检测到的总流量和氧气支路2的第二流量传感器16检测到的氧气流量，并分别采集氧气支路2、总支路6的第二流量传感器16和第一流量传感器18的值进行流量补偿计算，再通过得到的氧气流量与总流量值计算当前的氧气浓度，形成闭环控制，直至达到用户预设的氧气浓度与总流量。

对于电子流量监控器，其包括氧气支路2、至少一个平衡气体支路、总支路6及控制模块。氧气支路2输出氧气，平衡气体支路输出平衡气体，该氧气和平衡气体在总支路混合，相当于氧气支路2和平衡气体支路并联后再与总支路6串联，总支路6输出经过混合的气体。氧气支路2可以设有用于检测氧气流量的第二流量传感器16。总支路6设有用于检测混合气体总流量和氧气浓度的第一流量传感器18。第一、第二流量传感器16、18均与控制模块信号连接。平衡气体可以仅有一种或多种。平衡气体可以是空气或是一氧化二氮，也可以是其它用于麻醉机上的能够与氧气混合后使用的气体。当平衡气体支路仅有一个且该路气体不为空气时，例如当平衡气体支路仅为一氧化二氮支路4，则氧气支路2可以不设置第二流量传感器16，而仅通过总支路6的第一流量传感器18测量氧气浓度和混合气体总流量；当平衡气体支路所提供的气体为空气时，则氧气支路2还需要设置第二流量传感器16。另外，当平衡气体支路有多路时，氧气支路2也可以不设置第二流量传感器16，而在公共气体支路5上设置第二流量传感器16。第一流量传感器18可以采用现有的能够测量一氧化二氮、氧气混合气体总流量和氧气浓度的流量传感器，也可以采用其他能够实现同功能的结构体。

平衡气体支路连接总支路，连接方式有两种：一种是平衡气体支路直接与总支路连接；另一种是平衡气体支路通过公共气体支路连接总支路。当平衡气体支路有多个时，可以是上述连接方式的组合。

氧气支路2、各平衡气体支路及氧气旁路1可以设置用于控制气路通断的第一通断控制器13和第二通断控制器21，第一通断控制器13和第二通断控制器21可以是现有能够控制气路通断的选通阀，也可以采用现有能够同时控制气路通断和调节流量的流量控制阀，或者其他能够控制气路通断的结构体。当然，氧气支路2、平衡气体支路和氧气旁路1也可以不设置第一通断控制器13和第二通断控制器21。总支路6可以设置在掉电时能够检测气体流量的机械式流量计19，如机械转子流量计；当然，总支路6也可以不设置机械式流量计19。

氧气支路2的第二流量传感器16可以设置在流量控制器14的上游，也可以设置在流量控制器14的下游。

氧气支路2和平衡气体支路还可以设置防止气体倒流的单向阀17，也可以不设置单向阀17。氧气支路2、公共气体支路、平衡气体支路及总支路6可以设置用于检测气路压力的压力传感器15，也可以不设置压力传感器15。

电子流量监控器还可以设置氧气旁路1，该氧气旁路1用于旁路掉氧气支路2。该氧气旁路1的输出可以直接连接总支路6，如直接连接总支路6的输出(即连接电子流量监控器的输出)，或者是直接连接总支路6并位于机械式流量计19之前，还可以直接连接氧气支路2并位于该支路的流量控制器14的下游，如连接在流量控制器14和第二流量传感器16之间。氧气旁路1可以设有常开类型的第二通断控制器21。氧气旁路1还可以设置用于调节流量的流量控制器，如机械式流量计、流量控制阀或其他能够实现气体流量调节的结构体。

一氧化二氮支路4和空气支路3可以分别在各支路的流量控制器14后，设置检测压力或压差的装置，其作用是检测各支路是否有气体泄漏的情况。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种电子流量监控器，包括控制模块、用于输送氧气的氧气支路、用于输送平衡气体的至少一个平衡气体支路及用于混合氧气和平衡气体的总支路，所述氧气支路设有用于调节气体流量的流量控制器，所述流量控制器与所述控制模块信号连接，所述控制模块控制各所述平衡气体支路的通断并调节平衡气体的流量，其特征在于：所述总支路设有第一流量传感器，所述第一流量传感器能够检测总支路气体的流量及混合气体中氧气的浓度，且所述第一流量传感器与所述控制模块信号连接。

2.如权利要求1所述的电子流量监控器，其特征在于：还包括用于旁路掉所述氧气支路的流量控制器的氧气旁路。

3.如权利要求2所述的电子流量监控器，其特征在于：各所述平衡气体支路共用一个公共气体支路，各所述平衡气体支路的输出连接所述公共气体支路的输入，所述总支路的输入连接所述公共气体支路的输出，各所述平衡气体支路均设有第一通断控制器，所述公共气体支路设有流量控制器，所述控制模块通过所述第一通断控制器和流量控制器分别控制所述平衡气体支路的通断和调节平衡气体流量。

4.如权利要求3所述的电子流量监控器，其特征在于：所述氧气支路和/或公共气体支路设有用于检测气体流量的第二流量传感器，所述第二流量传感器与所述控制模块信号连接。

5.如权利要求4所述的电子流量监控器，其特征在于：所述氧气旁路设有用于调节氧气流量的机械针阀。

6.如权利要求2所述的电子流量监控器，其特征在于：所述总支路还设有用于检测气体流量的机械式流量计。

7.如权利要求2所述的电子流量监控器，其特征在于：各所述平衡气体支路均设有流量控制器，所述控制模块通过所述流量控制器调节平衡气体流量。

8.如权利要求1所述的电子流量监控器，其特征在于：所述平衡气体支路包括一氧化二氮支路，所述第一流量传感器为能够检测氧气和一氧化二氮混合时的混合气体总流量及氧气浓度的流量传感器。

9.一种麻醉机，其特征在于：具有权利要求1-8中任意一项所述的电子流量监控器。

10.一种权利要求1-8中任意一项所述的电子流量监控器的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

接收预设参数，所述预设参数包括氧气浓度、总流量及平衡气体类型；

实时检测氧气浓度及总支路的混合气体总流量，并根据检测值实时调节氧气流量和平衡气体的流量，直至混合气体的氧气浓度和总流量达到预设值。

11.如权利要求10所述的电子流量监控器的控制方法，其特征在于：

当平衡气体为一氧化二氮时，通过第一流量传感器实时检测总支路的混合气体总流量及氧气浓度；

当平衡气体为空气时，通过第一流量传感器实时检测总支路的混合气体总流量，通过氧气支路的第二流量传感器实时检测氧气浓度。

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