CN111921048A - 一种对呼吸机进行外部校准的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对呼吸机进行外部校准的装置，包括圆筒结构、支撑架、标志杆、中心杆、主机；圆筒结构包括筒体、进气管以及隔板，筒体呈现一端开口的圆筒形状，与开口端相对的壁面上设有进气管，隔板可活动地安装在筒体内部；支撑架固定在筒体的开口端；标志杆一端固定在隔板上，另一端可活动连接在支撑架上；标志杆上间隔设置有多个挡光片，在支撑架与标志杆的连接处设置有光耦传感器，挡光片可穿过光耦传感器；中心杆一端固定在隔板中心处，另一端穿过支撑架中心；中心杆与隔板连接处设置有压力传感器，中心杆上设置有弹簧；圆筒结构安装在主机上；主机内部安装有存储器；存储器与光耦传感器、压力传感器电连接。本发明涉及医疗器械技术领域。

Description

一种对呼吸机进行外部校准的装置及方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种对呼吸机进行外部校准的装置及方法。

背景技术

医用的各类重症呼吸机是医院抢救并维持病人生命的重要医疗仪器。目前的各类医用重症呼吸机在使用前都会对仪器内部的各种传感器进行内部自我检测及校准，如流量传感器，压力传感器等，在校准检测通过后仪器才会允许医生使用呼吸机的辅助通气功能，才能够接上专用的呼吸机管道对病人进行治疗或维持呼吸的通气功能。

但是，如果呼吸机传感器出了故障产生了漂移，同时呼吸机内部的检测程序也出了故障或问题，没有检测出呼吸机内部的传感器的故障或漂移，呼吸机就会通过所有的自检程序，医生就会按正常情况使用呼吸机。但因为此时呼吸机的传感器处于非正常状况，在对病人进行治疗或呼吸维持时所设定的流量或压力参数就会与实际情况不符合，因为重症病人的特殊情况，对呼吸机的各参数非常敏感，在呼吸机的参数设定有误的情况下，很容易导致病人受到伤害或治疗效果不好，引发严重的医疗事故。

因此，使用呼吸机的各临床科室，定期的对呼吸机的各类传感器参数使用仪器装置进行对比校准就很有必要了，它能避免呼吸机内部传感器出故障而呼吸机又没有检测出来这种情况异常情况对病人造成的风险及伤害。但目前还缺乏该种外部校准设备。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷和不足，提供了一种对呼吸机进行外部校准的装置，能对呼吸机的各传感器进行外部校准，保证呼吸机的各参数在对病人的治疗中能够与实际数值相符。

本发明的另一个目的在于提供了一种对呼吸机进行外部校准的方法。

本发明的目的可以通过如下技术方案实现：一种对呼吸机进行外部校准的装置，包括圆筒结构、支撑架、标志杆、中心杆以及主机；

所述圆筒结构包括筒体、进气管以及隔板，所述筒体呈现一端开口的圆筒形状，与开口端相对的壁面上设有进气管，所述隔板可活动地安装在筒体内部；

所述支撑架固定在筒体的开口端；所述标志杆一端固定在隔板上，另一端可活动连接在支撑架上；所述标志杆上间隔设置有多个挡光片，在支撑架与标志杆的连接处设置有光耦传感器，所述挡光片可穿过光耦传感器；

所述中心杆一端固定在隔板中心处，另一端穿过支撑架中心；所述中心杆与隔板连接处设置有压力传感器，中心杆上设置有弹簧，弹簧一端与压力传感器连接，另一端固定在中心杆上；

所述圆筒结构安装在主机上；主机内部安装有存储器；所述存储器与光耦传感器、压力传感器电连接。

进一步地，所述中心杆包括弹簧段和螺纹段，弹簧段包括压力传感器、固定板以及安装于压力传感器与固定板之间的弹簧，压力传感器固定于隔板中心，固定板安装于弹簧段与螺纹段之间并与螺纹段螺纹连接；所述螺纹段上设有螺纹，端部上设有压力调节旋钮。压力调节旋钮可调节固定板在螺纹段上的位置，从而压紧或拉伸弹簧，改变压力传感器的数值。

进一步地，在所述进气管上设有流量传感器，所述流量传感器与存储器电连接。流量传感器用于测量流入筒体内的气体瞬间流速。

进一步地，在所述进气管上设有压强传感器，所述压强传感器与存储器电连接。压强传感器用于测量流入筒体内的气体压强。

进一步地，所述标志杆上设有刻度线。读取刻度线的变化，即可获得标志杆的移动距离。

进一步地，所述主机上还设有显示屏以及功能按钮。显示屏用于显示校准的各参数数值，功能按钮方便对校准装置进行各种功能操作。

进一步地，在标志杆、中心杆与支撑架的活动连接处加注润滑油或安装滚珠轴承。可以减少标志杆、中心杆与支撑架的滑动摩擦力。

本发明的另一个目的可以通过如下技术方案实现：一种对呼吸机进行外部校准的方法，包括如下步骤：

开启外部校准装置，对外部校准装置进行压力传感器、压强传感器的零位校准以及气流参数校准；

将呼吸机的呼吸管道接到圆筒结构的进气管上，启动呼吸机的模拟肺运行模式，按要求设置呼吸机的运行参数；

呼吸机运行的气体流速、压力以及体积参数通过光耦传感器、压力传感器、流量传感器、压强传感器传输到主机内的存储器内，将外部校准装置检测的呼吸机运行参数与呼吸机设置的运行参数进行对比，判断呼吸机的运行参数是否超出误差范围。

进一步地，调整压力调节旋钮，使压力传感器的压力为零，将压强传感器的数值调整为零，完成压力传感器、压强传感器的零位校准。

进一步地，调整压力调节旋钮，使隔板挤压筒体内气体，改变筒体内部气体压强，达到呼吸机模拟肺模式所需要的气体压强，完成气体压强参数校准。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1.本发明提供的外部校准装置可测量进入筒体内的气体各参数，并将该参数与呼吸机输出的气体参数进行比较，根据比较结果判断呼吸机各参数的准确性，通气功能是否正常，能否正常使用。

2.本发明的外部校准装置结构简单，且能确保仪器自身的各参数是准确的，可靠性高。

附图说明

图1是本发明实施例中外部校准装置的结构示意图；

图2是图1的左侧视图；

图3是本发明实施例中筒体开口端的结构示意图。

其中：11：筒体，12：进气管，13：隔板，2：支撑架，3：标志杆，31：挡光板，32：刻度线，4：中心杆，41：弹簧段，42：螺纹段，43：固定板，44：压力调节旋钮，5：光耦传感器，6：压力传感器，7：流量传感器，8：压强传感器，9：主机，91：显示屏，92：功能按钮。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1、2所示，一种对呼吸机进行外部校准的装置，包括圆筒结构、支撑架2、标志杆3、中心杆4、光耦传感器5、压力传感器6、流量传感器7、压强传感器8以及主机9。

圆筒结构包括筒体11、进气管12以及隔板13。筒体11呈现一端开口的圆筒形状，与开口端相对的壁面上设有进气管12，隔板13可活动地安装在筒体11内部。本发明的校准装置用圆筒结构作为一个人工肺来模拟人的肺器官，呼吸机的呼吸管道接到进气管12上，启动呼吸机后，气体将通过进气管12进入筒体11内，从而推动隔板13移动。进气管12上设有流量传感器7、压强传感器8。流量传感器7为超声波流量传感器，用于测量流入筒体11内的气体瞬间流速。压强传感器8用于测量流入筒体11内的气体压强。圆筒结构安装在主机9上，主机9内部安装有存储器，存储器与流量传感器、光耦传感器、压力传感器、压强传感器电连接，所有传感器测量的数据可存储于存储器内。主机外壳上还设有显示屏91以及功能按钮92，显示屏91用于显示校准的各参数数值，功能按钮92方便对校准装置进行各种功能操作。

支撑架2固定在筒体11的开口端。支撑架2呈现十字型，十字型中间设有圆孔。十字型支撑架的其中一个竖板上镶嵌有半圆环型支撑座，用于支撑标志杆。标志杆3一端固定在隔板上，另一端穿过半圆环形支撑座。标志杆3上间隔设置有多个挡光片31，在支撑架2与标志杆3的连接处，即半圆环形支撑座位置处设置有光耦传感器5，挡光片31可穿过光耦传感器5。随着隔板13的移动，标志杆3会向筒体开口方向运动，挡光片31陆续穿过光耦传感器5。当挡光片31穿过光耦传感器5时，会在其中触发出脉冲信号，因为各个挡光片31的距离是一定值，对此脉冲信号进行计数，可计算出标志杆3的移动距离。同时，标志杆3上还设置有刻度线32，可通过读取刻度线数值获得标注杆3的移动距离。可在标志杆与支撑架的连接处加注润滑油或安装滚珠轴承，使标志杆与支撑架的滑动摩擦力达到很小的范围，使其不影响筒体内气体压强的计算。同时，本发明的校准装置可将摩擦力所导致的误差考虑进去，并通过相关程序进行修正。

中心杆4一端固定在隔板13中心处，另一端穿过支撑架2的圆孔。中心杆4包括弹簧段41和螺纹段42，弹簧段41包括压力传感器6、固定板43以及安装于压力传感器6与固定板43之间的弹簧。压力传感器6固定于隔板中心，当筒体11内部气体增多导致隔板向筒体开口方向运动时，隔板将压缩弹簧，使弹簧发生形变，弹簧所受到的压力将会传递给弹簧末端的压力传感器6，压力传感器6所测得的压力值即为筒体内气体的压强。固定板43安装于弹簧段与螺纹段之间并与螺纹段42螺纹连接。螺纹段42上设有螺纹，端部上设有压力调节旋钮44。通过旋转压力调节旋钮44可以改变固定板43在螺纹段42的位置，从而使弹簧伸长或压紧，从而达到调节压力传感器6初始压力值的目的。中心杆4与支撑架的的连接处也可加注润滑油或安装滚珠轴承。

本发明的校准装置在校准呼吸机之前，首先要确保仪器自身的各参数是准确的，否则给其它仪器校准就没有意义。

首先，保证气体容量的准确性。筒体内的气体容量对应于呼吸机的潮气量，筒体内的气体容量的准确性保证了呼吸机的潮气量的准确性。因为筒体相当于一个计量筒，其内部的气体容量与隔板的移动位置成正比例，可以通过测量隔板的移动距离来测量筒体内部增加的气体体积。本实施例中，隔板的移动距离由标志杆上的光耦传感器进行测定。标志杆随隔板运动时，挡光片在光耦传感器中感应出脉冲信号，脉冲信号的数量正比于标志杆移动的直线距离，也就正比于隔板的移动距离。此外，标志杆上设有刻度线，通过刻度线可以读出标志杆的移动距离，从而判断筒体内的气体体积变化是否与实际相符，确保气体容量的测量准确性。

其次，保证气体压强的准确性。在压力传感器、压强传感器内可预先存入自我校准时两个传感器在不同弹簧压力及不同气体压强下的各初始数据，自我校准的方法为将隔板13置于特定的校准位置后，将进气管12封闭，调节压力旋钮44，使左边隔板13对筒体11内气体产生压力，此时在气体压强传感器7与中心杆底部的压力传感器6上都会因为气体的压强的变化感应出相应的电参数数值，将此数值与上次自我校准的数值进行比较即可知道传感器是否产生误差或漂移。在每次校准使用之前将各检测数据与上次的数据进行比较，确定当前传感器的有效性及准确性，以便更好的判断传感器在使用过程中有没有发生漂移。两个传感器的测量数值经过量程转换后进行比较即可得知其参数的准确性。

再次，保证气体流量的准确性。超声波流量传感运用超声波遇到运动介质发生变频的原理对进入的气体进行流量测量。当校准装置在使用之前进行自我测试时，气体进入筒体内，流量传感器将对流入的气体进行流量测量，同时光耦传感器将记录隔板的移动距离(d)和移动时间(t)，隔板移动的距离代表了筒体内部气体增加的体积(设体积为V，V＝sdt，s为筒体截面积)，气体增加的体积与隔板移动时间之比就是筒体内气体的流量Q(Q＝V/t)，因此通过校准装置内部记录的位移参数就可以对流量传感器进行自我对比校准。

本发明一种对呼吸机进行外部校准的方法，包括如下步骤：

(1)开启外部校准装置，对外部校准装置进行压力传感器、压强传感器的零位校准以及气流参数校准。将压力调节旋钮调整到合适位置，使压力传感器的压力为零，将压强传感器的数值调整为零，完成压力传感器、压强传感器的零位校准。在需要进行呼吸机气体压强参数进行校准时，可根据需要调节压力调节旋钮，因为旋钮内部的螺纹旋进作用，使得旋钮在进行旋转调节时，会对弹簧产生挤压作用，从而对隔板产生压力，因此能够改变筒体内部的气体压强，达到呼吸机所需要测试的模拟肺所需要的气体压强。

(2)在校准装置对呼吸机进行校准前，仪器先运行一次自我检测程序，将需要自我检测的各传感器原始数据提取出来，与自我检测得到的数据进行比对，确定各传感器运行状况正常。

(3)自我检查完成后，将呼吸机的呼吸管道接到圆筒结构的进气管上，启动呼吸机的模拟肺运行模式，按要求设置呼吸机的运行参数，如潮气量，气道压力，气道流量。当呼吸机开始运行后，显示的各参数如潮气量，气道压力值，气道流量就会显示在呼吸机的屏幕上，在进行参数校准时，可根据需要调节压力调节旋钮，使筒体内部的气体压强能较好地模拟人体肺部的压强。呼吸机运行时的各气体参数通过圆筒结构的传递作用，也会被记录在校准装置的存储器里面，并在主机的屏幕上显示出来，可与呼吸机的各参数进行比对，如果误差超出范围，可按需要对呼吸机的传感器进行调整或更换。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种对呼吸机进行外部校准的装置，其特征在于，包括圆筒结构、支撑架、标志杆、中心杆以及主机；

所述圆筒结构包括筒体、进气管以及隔板，所述筒体呈现一端开口的圆筒形状，与开口端相对的壁面上设有进气管，所述隔板可活动地安装在筒体内部；

所述支撑架固定在筒体的开口端；所述标志杆一端固定在隔板上，另一端可活动连接在支撑架上；所述标志杆上间隔设置有多个挡光片，在支撑架与标志杆的连接处设置有光耦传感器，所述挡光片可穿过光耦传感器；

所述中心杆一端固定在隔板中心处，另一端穿过支撑架中心；所述中心杆与隔板连接处设置有压力传感器，中心杆上设置有弹簧，弹簧一端与压力传感器连接，另一端固定在中心杆上；

所述圆筒结构安装在主机上；主机内部安装有存储器；所述存储器与光耦传感器、压力传感器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种对呼吸机进行外部校准的装置，其特征在于，所述中心杆包括弹簧段和螺纹段，弹簧段包括压力传感器、固定板以及安装于压力传感器与固定板之间的弹簧，压力传感器固定于隔板中心，固定板安装于弹簧段与螺纹段之间并与螺纹段螺纹连接；所述螺纹段上设有螺纹，端部上设有压力调节旋钮。

3.根据权利要求1所述的一种对呼吸机进行外部校准的装置，其特征在于，在所述进气管上设有流量传感器，所述流量传感器与存储器电连接。

4.根据权利要求1所述的一种对呼吸机进行外部校准的装置，其特征在于，在所述进气管上设有压强传感器，所述压强传感器与存储器电连接。

5.根据权利要求1所述的一种对呼吸机进行外部校准的装置，其特征在于，所述标志杆上设有刻度线。

6.根据权利要求1所述的一种对呼吸机进行外部校准的装置，其特征在于，所述主机上还设有显示屏以及功能按钮。

7.根据权利要求1所述的一种对呼吸机进行外部校准的装置，其特征在于，在标志杆、中心杆与支撑架的活动连接处加注润滑油或安装滚珠轴承。

8.一种对呼吸机进行外部校准的方法，其特征在于，包括如下步骤：

开启外部校准装置，对外部校准装置进行压力传感器、压强传感器的零位校准以及气体压强参数校准；

将呼吸机的呼吸管道接到圆筒结构的进气管上，启动呼吸机的模拟肺运行模式，按要求设置呼吸机的运行参数；

呼吸机运行的气体流速、压力以及体积参数通过光耦传感器、压力传感器、流量传感器、压强传感器传输到主机内的存储器内，将外部校准装置检测的呼吸机运行参数与呼吸机设置的运行参数进行对比，判断呼吸机的运行参数是否超出误差范围。

9.根据权利要求8所述的一种对呼吸机进行外部校准的方法，其特征在于，调整压力调节旋钮，使压力传感器的压力为零，将压强传感器的数值调整为零，完成压力传感器、压强传感器的零位校准。

10.根据权利要求8所述的一种对呼吸机进行外部校准的方法，其特征在于，调整压力调节旋钮，使隔板挤压筒体内气体，改变筒体内部气体压强，达到呼吸机模拟肺模式所需要的气体压强，完成气体压强参数校准。

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