專利名稱：閉環(huán)控制無創(chuàng)傷式高頻通氣膈肌起搏器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種膈肌起搏器，特別是一種閉環(huán)控制無創(chuàng)傷式 高頻通氣膈肌起搏器。
技術背景中國專利(專利號90109631.8)中公開了一種"高頻通氣膈肌 起搏器，該裝置是供臨床呼吸治療和搶救的設備，通過面板琴鍵式按 鍵來選擇操作功能，輸出參數(shù)由發(fā)光數(shù)碼管顯示，外接供氧氣源和 220V交流電，開機后輸出預先設定的膈肌起搏脈沖和高頻通氣氧流 供治療需要。按同步、異步鍵選擇同步或異步工作方式；按自動、手 工鍵選擇自動或手動工作方式；按+ 、 一鍵改變輸出參數(shù)量值。其缺點為1. 搶救治療參數(shù)選擇需由現(xiàn)場操作者根據(jù)實際情況確定，臨床 治療效果與操作員水平和經驗密切相關，造成療效不穩(wěn)定。2. 在手工膈肌起搏工作狀態(tài)下，治療搶救全過程需現(xiàn)場操作員不 斷按動手動鍵，操作困難和不方便。3. 設備供電方式單一，不適用于室外搶險救災、院前搶救和移動 工作環(huán)境下使用。4. 輸出參數(shù)項目較少，顯示簡單，不適應臨床課題研究的需要。 實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種設計合理，具有呼吸采樣功能， 在治療過程中將患者的呼吸狀態(tài)與設備的輸出參數(shù)構成閉環(huán)系統(tǒng)，自 動調整輸出相關參數(shù)，提高治療效果的閉環(huán)控制無創(chuàng)傷式高頻通氣膈 肌起搏器。本實用新型的目的可以通過以下措施來達到 一種閉環(huán)控制無創(chuàng) 傷式高頻通氣膈肌起搏器，包括外殼體、控制面板模塊、電源管理電 路、電源、顯示模塊、呼吸參數(shù)檢測電路，其特征在于還有主控微 機數(shù)據(jù)處理模塊、起搏信號調制輸出模塊、呼吸參數(shù)檢測及高頻通氣 控制模塊，主控微機數(shù)據(jù)處理模塊接受控制面板模塊的控制信號，輸 出項目和參數(shù)信號由顯示模塊顯示，主控微機數(shù)據(jù)處理模塊的一路輸 出信號送到起搏信號調制輸出模塊，另一路輸出信號送到呼吸參數(shù)檢 測及高頻通氣控制模塊，主控微機數(shù)據(jù)處理模塊接受呼吸參數(shù)檢測及 高頻通氣控制模塊發(fā)出的呼吸參數(shù)強度控制信號，以及起搏信號調制輸出模塊發(fā)出的膈肌起搏強度檢測信號，處理后自動調整膈肌起搏的 頻率和強度。本實用新型的目的還可以通過以下措施來達到呼吸參數(shù)檢測電 路中的呼吸參數(shù)探頭由熱敏電阻Rtl、導熱外殼和軟電纜組成，固定 在患者鼻孔外端，呼吸參數(shù)探頭連接到后板的輸入 L，將檢測信號送 至呼吸參數(shù)檢測及高頻通氣控制模塊中集成電路Ull的6腳，由Ull的3腳送至單片機集成電路U4的58腳，經U4處理調整相關參數(shù)， 膈肌起搏脈沖頻率與呼吸同步，從U4的35腳送到起搏信號調制輸 出模塊中集成電路U7B的3腳和集成電路U7C的5腳，經三極管D14、 D15和D17、 D18放大后再經升壓脈沖變壓器Tl和T2送到插 座J15和J16，由面板上的插座輸出，用左、右兩對體表電極在無創(chuàng) 傷性狀態(tài)下刺激膈肌神經。控制面板模塊中的按鍵開關K4與主控微 機數(shù)據(jù)處理模塊中單片機集成電路U4的46及48腳相連接，輸出信 號由U4的35腳送到起搏信號調制輸出模塊中集成電路U7C的5腳 和U7B的3腳，按鍵開關K5輸出信號送到單片機集成電路U4的46 和49腳，U4自動記憶手控頻率并轉為自動輸出?？刂泼姘迥K中的 按鍵開關Kl與主控微機數(shù)據(jù)處理模塊中單片機集成電路U4的47、 48腳連接，輸出優(yōu)化參數(shù)，按鍵開關K2與U4的47、 49腳連接， 改變同步、異步工作方式，按鍵開關K3與U4的47、 50腳連接，改 變自動、手工工作方式，按鍵開關K4與U4的46、 48腳連接，按動 K4 一次膈肌起搏脈沖輸出一次，按鍵開關K5與U4的46、 49腳連 接，調整參數(shù)完成時按動K5記憶該參數(shù)，按鍵開關K6、 K7、 K8、 K9分別與U4的45、 48， 45、 49， 46、 50， 45、 50腳連接，選擇調 整參數(shù)的項目和數(shù)值。單片機集成電路U4的型號為ATMEGA64A。 在電源管理電路內設有可充電12伏蓄電池，設備供電方式可以選擇 220伏交流、汽車12伏電源和機內12伏蓄電池。外殼體由面板、機 殼以及后板構成。本實用新型相比現(xiàn)有技術具有如下優(yōu)點1.具有呼吸采樣裝置，在治療過程中將患者的呼吸狀態(tài)與設備 的輸出參數(shù)構成閉環(huán)系統(tǒng)，經主控微機進行處理，自動調整輸出相關 參數(shù)，達到同步和自適應狀態(tài)，減少人工干預，提高治療效果；呼吸采樣和膈肌電刺激裝置全部都在無創(chuàng)傷性情況下實現(xiàn)。2. 增加了自動記憶功能，在患者無自主呼吸狀態(tài)時，采用手工按 鍵進行膈肌起搏引導，逐步恢復自主呼吸，然后按確認(OK)鍵將手動 起搏頻率記憶并轉為自動起搏工作，保證了搶救的成功率。3. 增加了機內蓄電池在無外援環(huán)境下能連續(xù)工作3小時，具有機 內充電裝置和外接12V汽車電源，設備體積小、重量輕，操作簡單， 搶救治療效果明顯，使用范圍廣泛，特別適用于搶險救災、戶外搶救 等院前呼吸搶救中使用。


圖1為本實用新型的電路原理方框圖；圖2為本實用新型的外形結構示意圖；圖3為本實用新型的外形結構后視圖；圖4為本實用新型主控微機數(shù)據(jù)處理模塊的電原理圖；圖5為本實用新型呼吸參數(shù)檢測及高頻通氣控制模塊的電原理圖；圖6為本實用新型起搏信號調制輸出模塊的電原理圖； 圖7為本實用新型控制面板模塊的電原理圖。 圖8為本實用新型電源管理電路的電原理圖。
具體實施方式
本實用新型下面將結合附圖(實施例)作進一步詳述-參照圖1 圖3，本實用新型包括主控微機數(shù)據(jù)處理模塊l、呼吸 參數(shù)檢測高頻通氣控制模塊2、起搏信號調制輸出模塊3、控制面板模塊4、電源管理模塊5、電源6、顯示模塊19、呼吸參數(shù)檢測電路 41、面板38、機殼39、后板40等。圖2、圖3中，7為標準鍵K1， 按動能輸出優(yōu)化參數(shù)；8為同步、異步鍵K2、按動能選擇同步、異 步工作狀態(tài)；9為自動、手工鍵K3，按動能選擇自動、手工工作狀 態(tài)；10為手控鍵K4，按動一次能輸出膈肌起搏脈沖一次；ll為標準 狀態(tài)指示燈LED1，在標準狀態(tài)工作時燈亮；12為同步狀態(tài)指示燈 LED2，在同步狀態(tài)工作時燈亮；13為異步狀態(tài)指示燈LED4，在異 步狀態(tài)工作時燈亮；14為自動狀態(tài)指示燈LED3，在自動狀態(tài)工作時 燈亮；15為手工狀態(tài)指示燈LED5，在手工狀態(tài)工作時燈亮；16為 手控指示燈LED6，手控起搏脈沖輸出一次燈亮一次；17為交流電源 指示燈LED8，在交流電工作時燈亮；18為充電指示燈LED9，在充 電時燈亮，充電完成燈熄；19為液晶顯示屏，能中文、英文、數(shù)字 顯示各種項目輸出參數(shù)，輸出起搏脈沖強度(豎條高度表示)；20為按 鍵K7、 21為按鍵K6、 23為按鍵K9、 24為按鍵K8，都為參數(shù)調節(jié) 鍵；22為確認(OK)鍵K5; 25、 26為高頻通氣輸入、輸出連接插座； 27、 28為起搏脈沖強度調節(jié)電位器RW2、 RW1; 29、 30為起搏脈沖 輸出連接插痤J15、 J16; 31為交流電源開關；32為交流電源輸入插 座；33為高頻通氣開關J6; 34為蓄電池充電開關J4; 35為DC12V 直流電輸入插座J3 (汽車電源)，36為呼吸檢測探頭連接插座；37 為直流電源開關J1。參照圖4，主控微機數(shù)據(jù)處理模塊1中單片機集成電路U4的型 號為ATMEGA64A，將預先編制好的軟件程序寫入片內的EPROM中，23、 24腳接16MHZ石英晶體Yl，為單片機工作提供高穩(wěn)定時 鐘；35腳為膈肌起搏脈沖輸出，32腳為高頻通氣控制脈沖輸出，31 腳為膈肌起搏脈沖提示音輸出，58腳為呼吸采樣信號輸入，36—41、 44一50腳連接面板控制按鍵，2—16腳連接液晶顯示屏。本儀器接通電源后，即在標準狀態(tài)下工作，液晶顯示屏19顯示 工作參數(shù)有膈肌起搏次數(shù)、膈肌起搏脈沖頻率、高頻通氣頻率、通 氣比例、時延、工作時間/定時時間、膈肌起搏脈沖輸出強度。調節(jié) 工作參數(shù)的過程簡述如下按動確認鍵22與單片機U4的46、 49腳 連接，單片機U4接收到信號后在液晶顯示屏19上閃動顯示要調節(jié) 的項目和參數(shù)值，按動方向按鍵上行鍵20、下行鍵24、左行鍵21、 右行鍵23分別與單片機U4的45、 48， 45、 49， 46、 50， 45、 50腳 連接，選擇要調節(jié)的項目和參數(shù)值，調節(jié)完畢再確認(OK)鍵22，單 片機U4將記憶該參數(shù)并在新參數(shù)工作狀態(tài)下運行。本儀器輸出參數(shù)和調節(jié)范圍-髙頻通氣部分(1) .高頻通氣頻率A. 標準狀態(tài)100次/分鐘B. 連續(xù)可調30—300次/分鐘(2) .高頻通氣比例i : 2 / i : 1.5 / i : i / 1.5: i / 2:i / 2.5: i / 3:i(3) .高頻通氣輸出可關閉 膈肌起搏部分(1) .膈肌起搏脈沖.'A. 脈沖寬度0.3亳秒B. 脈沖包絡1秒C. 脈沖頻率標準狀態(tài)40次/秒D. 脈沖頻率可調狀態(tài)(30 35 40 45 50)次/秒(2) .膈肌起搏次數(shù)A. 標準狀態(tài)12次/分鐘B. 可調狀態(tài)5 —50次/分鐘(3) .手動膈肌起搏按一次手動鍵起搏脈沖輸出一次，并有輸出聲、光提示(4) .手動膈肌起搏記憶配有手動起搏脈沖輸出次數(shù)記憶功能，能轉換為自動起搏脈沖輸出(5) .膈肌起搏輸出提示起搏脈沖輸出有聲音提示(6) .膈肌起搏輸出幅度20—100V連續(xù)可調，有輸出幅度指示 聯(lián)合使用參數(shù)G).兩部分聯(lián)合使用A. 同步膈肌起搏輸出時高頻通氣輸出，膈肌起搏停止時高 頻通氣停止B. 異步膈肌起搏輸出和高頻通氣輸出各自獨立同時進行(2) .時延調節(jié)(通氣時間):在同步聯(lián)合工作時膈肌起搏吸氣時 高頻通氣持續(xù)時間A.標準時延2.5秒B.可調時延2 / 2.5 / 3 / 3.5 / 4 秒 通用參數(shù)(1) .啟開電源時全部參數(shù)均在標準狀態(tài)下工作(2) .電源電壓AC220V±10% ; DC12V士100/0(3) .蓄電池充電時間6小時，可連續(xù)工作3小時(4) .具有所有輸出參數(shù)、工作時間/定時顯示和膈肌起搏輸出提示音參照圖4 圖8，本實用新型各部分的電路原理如下外接熱敏電阻探頭固定在患者的鼻孔外端，檢測信號通過后板連 接孔35輸送到集成電路Ull的6腳，放大整形處理后變?yōu)榕c呼吸 同步脈沖信號，由3腳送至單片機U4的58腳，經過預先編制的軟 件程序控制，使起搏信號與呼吸同步并自動調整時延。單片機集成電路U4的35腳輸出起搏信號，送到集成電路U7B 的3腳和集成電路U7C的5腳，經耦合電容C9、 Cll推動由三極管 D14、 D15和D18、 D19組成的達林頓電路，經由輸出升壓脈沖變壓 器T1、 T2輸出左、右起搏脈沖信號。通過電位器RW2、 RW3調節(jié)左、右起搏脈沖信號強度，由R43、 R44和R49、 R50電阻組成的采樣電路，將左、右起搏脈沖信號強度 送至單片機U4的59、 60腳，經過預先編制的軟件程序處理后，送 至主面板的液晶顯示器19用慢閃動豎條高度方式顯示左、右起搏脈 沖信號強度數(shù)值。由單片機U4的31腳輸出膈肌起搏信號，送至集成電路U7F的13腳，經由放大管D20放大后，推動蜂嗚器B1發(fā)出膈肌起搏信號提 示音，按動面板的按鍵24可關斷或打開膈肌起搏信號提示音。由單片機U4的32腳輸出高頻通氣控制信號，送至集成電路U7A 的1腳，經過由三極管Dll、 D12組成的復合放大器，推動高頻通氣 電磁閥工作，使面板的氧氣輸入孔25的氧氣通過電磁閥連接管，經 高頻通氣電磁閥控制后由連接管送至面板的氧氣輸出孔26，由外接 連接管送至患者治療部位。通過后板33高頻通氣開關，根據(jù)治療需要可打開高頻通氣功能， 和關閉高頻通氣功能。在外接交流電工作時，通過后板連座32連接220V交流電源， 31為交流電開關，經電源變換模塊獲得15V直流電源，經集成電路 U2穩(wěn)壓模塊提供機內12V直流電源，經集成電路U3穩(wěn)壓模塊提供 機內5V直流電源；經后板34充電開關送至集成電路Ul充電調控制 集成塊，由集成電路U1的2腳送至機內12V蓄電池進行充電。在外接直流12V (汽車電源)工作時，通過后板連座35連接12V 直流電源，通過F2、 D3、 D8進行供電，并通過F1對機內蓄電池進 行充電，后板37為直流電源開關。在使用機內12V蓄電池工作時，打開后板直流開關37，機內12V 蓄電池通過F1、 D8對機內進行供電，通過電阻R1、 R2組成的采樣 電路，將蓄電池工作狀態(tài)送到單片機U4的61腳進行監(jiān)控，當蓄電 池電力不足時在液晶屏19會發(fā)出蓄電池電壓不足閃動文字告警和蜂 鳴器聲音告警。
權利要求1.一種閉環(huán)控制無創(chuàng)傷式高頻通氣膈肌起搏器，包括外殼體、控制面板模塊(4)、電源管理電路(5)、電源(6)、顯示模塊(19)、呼吸參數(shù)檢測電路(41)，其特征在于還有主控微機數(shù)據(jù)處理模塊(1)、起搏信號調制輸出模塊(3)、呼吸參數(shù)檢測及高頻通氣控制模塊(2)，主控微機數(shù)據(jù)處理模塊(1)接受控制面板模塊(4)的控制信號，輸出項目和參數(shù)信號由顯示模塊(19)顯示，主控微機數(shù)據(jù)處理模塊(1)的一路輸出信號送到起搏信號調制輸出模塊(3)，另一路輸出信號送到呼吸參數(shù)檢測及高頻通氣控制模塊(2)，主控微機數(shù)據(jù)處理模塊(1)接受呼吸參數(shù)檢測及高頻通氣控制模塊(2)發(fā)出的呼吸參數(shù)強度控制信號，以及起搏信號調制輸出模塊(3)發(fā)出的膈肌起搏強度檢測信號，處理后自動調整膈肌起搏的頻率和強度。
2. 根據(jù)權利要求1所述的閉環(huán)控制無創(chuàng)傷式高頻通氣膈肌起搏 器，其特征在于呼吸參數(shù)檢測電路(41)中的呼吸參數(shù)探頭由熱敏 電阻Rtl、導熱外殼和軟電纜組成，固定在患者鼻孔外端，呼吸參數(shù) 探頭連接到后板(40)的輸入孔(36)，將檢測信號送至呼吸參數(shù)檢 測及高頻通氣控制模塊(2)中集成電路Ull的6腳，由Ull的3腳 送至單片機集成電路U4的58腳，經U4處理調整相關參數(shù)，膈肌起 搏脈沖頻率與呼吸同步，從U4的35腳送到起搏信號調制輸出模塊(2) 中集成電路U7B的3腳和集成電路U7C的5腳，經三極管D14、 D15和D17、 D18放大后再經升壓脈沖變壓器Tl和T2送到插座J15和J16，由面板(38)上的插座(29)、 (30)輸出，用左、右兩對體 表電極在無創(chuàng)傷性狀態(tài)下刺激膈肌神經。
3. 根據(jù)權利要求1所述的閉環(huán)控制無創(chuàng)傷式高頻通氣膈肌起搏 器，其特征在于控制面板模塊(4)中的按鍵開關K4與主控微機 數(shù)據(jù)處理模塊(1)中單片機集成電路U4的46及48腳相連接，輸 出信號由U4的35腳送到起搏信號調制輸出模塊(3)中集成電路 U7C的5腳和U7B的3腳，按鍵開關K5輸出信號送到單片機集成 電路U4的46和49腳，U4自動記憶手控頻率并轉為自動輸出。
4. 根據(jù)權利要求1所述的閉環(huán)控制無創(chuàng)傷高頻通氣膈肌起搏器， 其特征在于控制面板模塊(4)中的按鍵開關Kl與主控微機數(shù)據(jù) 處理模塊(1)中單片機集成電路U4的47、 48腳連接，輸出優(yōu)化參 數(shù)，按鍵開關K2與U4的47、 49腳連接，改變同步、異步工作方式， 按鍵開關K3與U4的47、 50腳連接，改變自動、手工工作方式，按 鍵開關K4與U4的46、 48腳連接，按動K4 一次膈肌起搏脈沖輸出 一次，按鍵開關K5與U4的46、 49腳連接，調整參數(shù)完成時按動 K5記憶該參數(shù)，按鍵開關K6、 K7、 K8、 K9分別與U4的45、 48， 45、 49， 46、 50， 45、 50腳連接，選擇調整參數(shù)的項目和數(shù)值。
5. 根據(jù)權利要求2所述的閉環(huán)控制無創(chuàng)傷式高頻通氣膈肌起搏 器，其特征在于單片機集成電路U4的型號為ATMEGA64A。
6. 根據(jù)權利要求1所述的閉環(huán)控制無創(chuàng)傷式高頻通氣膈肌起搏 器，其特征在于在電源管理電路(5)內設有可充電12伏蓄電池， 設備供電方式可以選擇220伏交流、汽車12伏電源和機內12伏蓄電池。
7.根據(jù)權利要求1所述的閉環(huán)控制無創(chuàng)傷式高頻通氣膈肌起搏 器，其特征在于外殼體由面板(38)、機殼(39)以及后板(40) 構成。
專利摘要一種閉環(huán)控制無創(chuàng)傷式高頻通氣膈肌起搏器，包括外殼體、控制面板模塊、電源管理電路、電源、顯示模塊、呼吸參數(shù)檢測電路，其特征在于還有主控微機數(shù)據(jù)處理模塊、起搏信號調制輸出模塊、呼吸參數(shù)檢測及高頻通氣控制模塊。本實用新型具有呼吸采樣裝置，在治療過程中將患者的呼吸狀態(tài)與設備的輸出參數(shù)構成閉環(huán)系統(tǒng)，經主控微機進行處理，自動調整輸出相關參數(shù)，達到同步和自適應狀態(tài)，減少人工干預，提高治療效果；呼吸采樣和膈肌電刺激裝置全部都在無創(chuàng)傷性情況下實現(xiàn)。
文檔編號A61N1/36GK201161060SQ200720059728
公開日2008年12月10日 申請日期2007年11月19日 優(yōu)先權日2007年11月19日
發(fā)明者崔東宇, 沈衛(wèi)峰, 立 練, 練洪深, 肖良輝, 董家寧, 蔡金康 申請人:練洪深